2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Плоское напряжённое состояние в листовом материале
Сообщение23.08.2013, 23:25 


23/08/13
6
Не уверен, что мой вопрос соответствует именно разделу "Физика", если не так - просьба перенести в раздел "Механика и Техника".

Всем добрый день.

Как художник, работаю с холстом, наклеенным на ДВП - то есть, готовый склеенный материал можно рассматривать как композитные листы. Физика усадок/натяжений такого материала (в процессе высыхания, колебаний влажности и т.д.) здесь несколько отличается от физики традиционных для живописи подрамников (это когда материал натягивается за кромки на раму).

Обычная деформация такого готового квадратного листа (из-за усадки ткани или каких-то других природных факторов - т.е. немеханического характера) - это изгибание углов с явным направлением деформации к центру. Я бы сказал - деформация носит радиальный характер. И со временем середина основы оказывается немного вогнутой - иногда почти незаметно, иногда ощутимо - зависит от плотности и усадочных свойств холста. Бывает, что такая деформация носит временный или сезонный характер - в зависимости от погоды, температуры, а потом понемногу выпрямляется. Но всё равно это вещь неприятная.

При изменений соотношений сторон от квадрата в сторону прямоугольника деформация начинает проявлять себя как изгиб живописной основы преимущественно по одной оси - вдоль длинной стороны.

В настоящий момент я решаю эту проблему наклеивая холст (с аналогичными характеристиками усадки) на всю площадь обратной стороны ДВП-основы. Это помогает, но это двукратный расход материала.

Предположим, что я в качестве возможного решения проблемы и меры противодействия такому изгибу подберу две полоски - из обрезков холста или просто плотной бумаги и наклею по диагоналям с обратной стороны. Я слышал, что такой способ работает у некоторых художников.

Суть вопроса: изменится ли "соотношение сил" при изменении пропорций картины от квадрата в сторону прямоугольника (скажем с соотношением сторон 3:1)?

Задачу можно немного сузить и сформулировать чуть ближе к физике:

Имеем два плоских прямоугольных тела одинаковой площади. Первое - квадрат, второе - прямоугольник со сторонами 3:1. (Я от руки по-быстренькому набросал первое и второе)

Изображение

Тела совершенно одинаковы по плотности, структуре и изотропным характеристикам тел. На каждое из них с одной стороны плоскости действует некая радиальная сила, вызывающая натяжение поверхности к центру и деформирующая плоскость, тем самым придавая ей вогнутый (или сферический) вид.

Изображение

Очевидно, что прямоугольник (по отношению к линейным размерам) будет деформироваться сильнее, чем квадрат (в реальной жизни так и есть). Допустим, я опытным путём компенсирую силу натяжения с одной стороны плоскости квадрата (левого тела на рисунке) двумя диагональными полосками - от угла к углу. Подбирая плотность и ширину полосок. И допустим, что я добиваюсь баланса натяжения с обеих сторон плоскости в случае с квадратом. Сохранится ли баланс натяжения в случае с изменением пропорций сторон от 1:1 до 3:1 с теми же характеристиками ширины и плотности полосок? То есть при повторении этих действий с прямоугольным телом (справа на рисунке)? Зелёным цветом я попытался отделить натяжение с другой стороны плоскости тела.

Изображение

В общем-то тут важен хотя бы ключевой ответ в духе "да, сохранится" или "нет, не сохранится". Я просто буду знать, целесообразно ли вообще рассматривать этот вариант с полосками. В идеальном случае - если будут различия - хорошо бы понять, какая тут зависимость от пропорций.

Должен отметить, что на больших площадях усадочное натяжение холста довольно серьёзное. Причём натяжение продолжается где-то в течение первого года - пока окончательно не стабилизируется красочный слой. Процессы полимеризации и "подвижек" масляного связующего очень длительные.

Спасибо.

 Профиль  
                  
 
 Re: Плоское напряжённое состояние в листовом материале
Сообщение23.08.2013, 23:55 
Заслуженный участник


07/07/09
5408
painter в сообщении #757118 писал(а):
В настоящий момент я решаю эту проблему наклеивая холст (с аналогичными характеристиками усадки) на всю площадь обратной стороны ДВП-основы. Это помогает, но это двукратный расход материала.


Может достаточно закрасить дешевой краской обратную сторону ДВП основы.
Видимо деформация ( прогиб) вызвана тем, что обратная (не закрашенная сторона) быстро впитывает влагу из воздуха, расширяется, а затем быстро сохнет , сокращается и образует трещинки . С закрашенной стороны влага впитывается и высыхает медленнее, трещинки не образуются.

 Профиль  
                  
 
 Re: Плоское напряжённое состояние в листовом материале
Сообщение24.08.2013, 00:10 


23/08/13
6
Обратная сторона вообще почти всегда подлежит "закрытию" - лаком, олифой, клеем, краской. Это даже в иконописи на толстых досках делают. Иначе и "крутит" и разрушается.

Но в данном случае основную роль играет усадка. Она тянет. Причём, как я писал выше - подвижки в красочном слое могут продолжаться очень долго. Масло, высыхая и полимеризуясь стягивает всё вокруг себя.

И даже если слой масла стабилен - начинают работать другие факторы, связанные с неоднородностью материалов в слоях склейки. Температура, влажность. Что так или иначе заставляет изгибаться лист.

 Профиль  
                  
 
 Re: Плоское напряжённое состояние в листовом материале
Сообщение24.08.2013, 00:34 
Заслуженный участник


07/07/09
5408
painter в сообщении #757128 писал(а):
Обратная сторона вообще почти всегда подлежит "закрытию" - лаком, олифой, клеем, краской.

Понятно , холст на всю толщину пропитан краской, а с обратной стороны лишь тонкий слой краски.

 Профиль  
                  
 
 Re: Плоское напряжённое состояние в листовом материале
Сообщение24.08.2013, 12:27 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


11/04/07
1352
Москва
Этот эффект давно изучен в технологиях создания композиционных материалов из углеткани и др. Основное правило создать симметричный материал. Обшивка современных сверхзвуковых истребителей всегда симметрична, то есть если с одной стороны Вы что-то наклеили, то с противоположной нужно наклеить симметрично. Слоев в композиционных материалах может быть несколько десятков. Ваши полосы решают эту проблему, однако с теоретической точки зрения нужно наклеить такой же холст и с второй стороны и желательно одновременно (то же самое и для Вашего креста). Просушка в помещении без сквозняков и желательно при постоянной температуре и влажности. С обратной стороны можно наклеить более дешевый материал, однако его вес должен быть таким же.

 Профиль  
                  
 
 Re: Плоское напряжённое состояние в листовом материале
Сообщение24.08.2013, 13:14 


23/08/13
6
Спасибо.

Zai в сообщении #757250 писал(а):
Ваши полосы решают эту проблему, однако с теоретической точки зрения нужно наклеить такой же холст и с второй стороны


Я так и делаю, но это дорого.

Zai в сообщении #757250 писал(а):
С обратной стороны можно наклеить более дешевый материал, однако его вес должен быть таким же.


То есть (теоретически) достаточно подобрать вес без учёта характеристик усадки? Я правильно понимаю?

 Профиль  
                  
 
 Re: Плоское напряжённое состояние в листовом материале
Сообщение24.08.2013, 14:54 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


11/04/07
1352
Москва
Вес является известной характеристикой для художников. Дешевый материал нужно подбирать по модулю упругости. То есть соткан он должен быть из того же льна, но худшего с художественной точки зрения качества.

 Профиль  
                  
 
 Re: Плоское напряжённое состояние в листовом материале
Сообщение24.08.2013, 18:07 


23/08/13
6
Ясно, спасибо.

Обычный параметр - плотность холста (г/м2). Усадочные характеристики в явном виде обычно не мелькают - это скорее косвенная, второстепенная характеристика. Скажем, есть полусинтетические холсты. И, конечно, они отличаются от 100% льняных холстов - например, по тем же характеристикам усадки и восприимчивости к влаге.

 Профиль  
                  
 
 Re: Плоское напряжённое состояние в листовом материале
Сообщение24.08.2013, 18:41 


27/02/09
2845

(Оффтоп)

painter в сообщении #757275 писал(а):
Я так и делаю, но это дорого.

А Вы рисуйте с обеих сторон, скажем, на одной- пейзажик, на другой -натюрмортик :-)

 Профиль  
                  
 
 Re: Плоское напряжённое состояние в листовом материале
Сообщение25.08.2013, 23:17 
Заслуженный участник


07/07/09
5408
painter в сообщении #757356 писал(а):
Обычный параметр - плотность холста (г/м2). Усадочные характеристики в явном виде обычно не мелькают - это скорее косвенная, второстепенная характеристика. Скажем, есть полусинтетические холсты. И, конечно, они отличаются от 100% льняных холстов - например, по тем же характеристикам усадки и восприимчивости к влаге.


Видимо важно сколько краски может впитать вспомогательный "холст", т.е. толщина полимеризовавшегося слоя краски. Механические свойства отдельных ворсинок видимо не сильно влияют на свойства слоя засохшей краски.

 Профиль  
                  
 
 Re: Плоское напряжённое состояние в листовом материале
Сообщение26.08.2013, 08:34 


23/08/13
6
В общем, спасибо всем, кто отвечал и подсказывал.
Думаю, дальнейшие ответы требуют уж слишком частных условий.

Убедительная просьба к модераторам удалить тему.

 Профиль  
                  
 
 Re: Плоское напряжённое состояние в листовом материале
Сообщение26.08.2013, 16:06 
Экс-модератор


26/06/13
162
Интересная тема, зачем же её удалять?

 Профиль  
                  
 
 Re: Плоское напряжённое состояние в листовом материале
Сообщение26.08.2013, 16:40 


23/08/13
6
Можно и не удалять, если считаете интересной. :-)
Тут никаких секретов нет - просто я не смогу дальше следить за темой, а люди могут продолжать отвечать.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 13 ] 

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: amon


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group