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
2805

(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: нет зарегистрированных пользователей


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