НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: RD142.pdf (334.02Кб)

УДК 620.22	Россия, МГТУ им. Н.Э. Баумана

В работе предложена оригинальная модель нелинейного деформирования слоистых углепластиков, основанная на соотношениях теории слоистых пластин и аналитической аппроксимации кривой нелинейного деформирования при сдвиге в плоскости слоя. Использование матричных алгоритмов и методов математического анализа позволяют на основе различных аппроксимаций нелинейного деформирования слоя при сдвиге получать удобные для практического использования выражения для матриц жесткости и податливости слоистого углепластика, а также соответствующие определяющие соотношения. На примере опытных данных по деформированию однонаправленного углепластика AS4/3501-6 приведена иллюстрация использования модели с использованием экспоненциальной зависимости сдвиговых напряжений. Получены выражения для матрицы податливости пакета и показано удовлетворительное согласие расчетных и экспериментальных данных. Поскольку предполагалось, что нелинейное поведение углепластика вызвано накоплением рассеянных повреждений в структуре материала, сделана попытка связать изменение нормы матрицы податливости с уровнем повреждений.

Предложенная работа относится к классу задач деформирования слоистых композитов и элементов конструкций из них с анализом повреждений, отличие которой заключается не в инкрементальном анализе процесса повреждений, а в его аналитическом описании.

Предложенные методы могут быть использованы при проектировании и оптимизации механических свойств композитных материалов и оценки несущей способности элементов конструкций из них, а также удобно при использовании численных методов анализа.

Список литературы

1. Caddour A.S., Hinton M.J., Li S., Smith P.A. Damage prediction in polymeric composites: Up-date of Part (A) of the Third World-Wide Failure Exercise (WWFE-III) // 18^th Int. Conference on Composite Materials. QinetiQ Ltd, 2011. 5 p. Available at: http://www.iccm-central.org/Proceedings/ICCM18proceedings/data/2.%20Oral%20Presentation/Aug23(Tuesday)/T45%20Mechanical%20and%20Physical%20Properties/T45-5-IF1621.pdf, accessed 01.1.2013.
2. Лагас П.А. Нелинейный характер зависимости «напряжение – деформация» для слоистых графитоэпоксидных пластиков // Аэрокосмическая техника.1985. № 4. С. 102-111.
3. Hahn H.T., Tsai S.W. Nonlinear Elastic Behavior of Unidirectional Composite Laminate // Journal of Composite Materials. 1973. Vol. 7. P. 102-118.  DOI: 10.1177/002199837300700108
4. Думанский А.М., Русланцев А.Н., Карасева А.А. Расчет нелинейного деформирования перекрестно армированных углепластиков // Материалы IX Международной конференции по неравновесным процессам в соплах и струях (NPNJ’2012) (Алушта, 25-31 мая 2012 г.). М.: Изд-во МАИ, 2012. С. 363-365.
5. Rotem A., Hashin Z. Failure Modes of Angle Ply Laminates // Journal of Composite Materials. 1975. Vol. 9. P. 191-206.  DOI: 10.1177/002199837500900209
6. Bogetti T., Hoppel C., Harik V., Newill J., Burns B. Chapter 5.12 - Predicting the Nonlinear Response and Progressive Failure of Composite Laminates: Correlation with experimental results // In: Failure Criteria in Fibre Reinforced Polymer Composites: The World-Wide Failure Exercise. Elsevier, 2004. P. 961-975. DOI: 10.1016/B978-008044475-8/50034-2
7. Schueker C., Petterman H.E. Combining elastic brittle damage with plasticity to model the non-linear behavior of fiber reinforced laminates // In: Mechanical response of composites /Camanho P.P., Davila C.G., Pinho S.T., Remmers J.J.T. (Eds). Springer, 2008. P. 99-117. (Ser. Computational methods in applied sciences; vol. 10). DOI: 10.1007/978-1-4020-8584-0_5
8. Sun T.C., Tao J., Kaddour A.S. The prediction of failure envelopes and stress/strain behavior of composite laminates: Comparison with experimental results // In: Failure Criteria in Fibre Reinforced Polymer Composites: The World-Wide Failure Exercise. Elsevier, 2004. P. 890-902. DOI: 10.1016/B978-008044475-8/50030-5
9. Ланкастер П. Теория матриц: пер. с англ. М.: Наука, 1978. 280 с.