НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o770.Pdf (1511.34Кб)

УДК 539.3

Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана ФГУП "Крыловский государственный научный центр"

Разработана  методика расчета вязкоупругих характеристик  ПКМ слоисто-волокнистой структуры при установившихся циклических колебаниях, основанная на применении теории асимптотического осреднения периодических структур, позволяет вычислять полный набор комплексных модулей упругости данного типа композитов, с помощью достаточно простых аналитических соотношений. Приведены примеры численного моделирования вязкоупругих характеристик 1D композитов, а также слоисто-волокнистых композитов, которые показали, что максимальные значения вязкоупругих свойств, характеризуемые тангенсом угла потерь комплексных модулей упругости, реализуются в поперечном направлении к ориентации армирующих волокон и при продольных сдвигах. Показано, что эти особенности вязкоупругих свойств композитов предъявляют  определенные требования к методикам расчета напряжений в тонкостенных конструкциях из вязкоупругих композитов, предполагая, что должны вычисляться трансверсальные и межслоевые напряжения, которыми как правило пренебрегают в классических теориях тонких пластин.

Список литературы

1. Hashin Z. Viscoelastic Behavior of Heterogeneous Media // J. Appl. Mech. Trans. ASME. 1965. Vol. 32, iss. 3. P. 630-636. DOI:10.1115/1.3627270
2. Christensen R.M. Theory of Viscoelasticity. 2^nd ed. New York: Academic Press, 1982. 356 p.
3. Christensen R.M. Mechanics of Composite Materials. New York: John Wiley & Sons, 1979. 324 p.
4. Ferry J.D. Viscoelastic properties of Polymers. 2^nd ed. New York: John Wiley & Sons, 1979. 316 p .
5. Ильюшин А.А., Победря Б.Е. Основы математической теории термовязкоупругости. М.: Наука, 1970. 356 с.
6. Победря Б.Е., Димитриенко Ю.И. Связанные задачи линейной термомеханики деформируемых твердых тел // Успехи механики. 1987. № 2. С. 97-137.
7. Зиновьев П.А., Смердов А.А., Кулиш Г.Г. Экспериментальное исследование упруго–диссипативных характеристик углепластиков // Механика композитных материалов. 2003. Т. 39, № 5. С. 595 - 602.
8. Димитриенко Ю.И., Лимонов В.А. Влияние ориентации волокон на диссипативный разогрев и деформативность вязкоупругих композитов при циклическом нагружении // Механика композитных материалов. 1988. Т . 24, № 5. С . 797-805.
9. Dimitrienko Yu.I. Nonlinear Continuum Mechanics and Large Inelastic Deformations. Springer Netherlands , 2010. 722 p. (Ser. Solid Mechanics and Its Applications; vol. 174.). DOI : 10.1007/978-94-007-0034-5
10. Димитриенко Ю.И. Механика сплошной среды. В 4 т. Т. 2. Универсальные законы механики и электродинамики сплошной среды. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 560 с.
11. Димитриенко Ю.И. Механика сплошной среды. В 4 т. Т. 4. Основы механики твердых сред. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана , 2013. 624 с.
12. Sheldon Imaoka. Analyzing Viscoelastic Materials // ANSYS Advantage. 2008. Vol. 2, no. 4. P. 46-47.
13. Matzenmiller A., Gerlach S. Micromechanical modeling of viscoelastic composites with compliant fiber–matrix bonding // Computational Materials Science. 2004. Vol. 29, iss. 3. P. 283-300. DOI: 10.1016/j.commatsci.2003.10.005
14. Žmindák M., Riecky D., Dudinský M. Finite Element Analysis of Viscoelastic Composite Solids // Proc. of the 4^th International conf. “Modelling of Mechanical and Mechatronic Systems 2011”. 20-22 September, 2011. Herľany, Slovak Republic, 2011. P. 576-584.
15. Michel J.C., Moulinec H., Suquet P. Effective properties of composite materials with periodic microstructure: a computational approach // Comput. Methods Appl. Mech. Engrg. 1999. Vol. 172, iss. 1-4. P. 109-143. DOI: 10.1016/S0045-7825(98)00227-8
16. Shibuya Y. Evaluation of creep compliance of carbon-fiber-reinforced composites by homogenization theory // JSME Int. J. Ser. A. 1997. Vol. 40. P. 313-319.
17. Haasemann G., Ulbricht V. Numerical evaluation of the viscoelastic and viscoplastic behavior of composites // Technische Mechanik. 2010. Vol. 30, no. 1-3. P. 122-135.
18. Masoumi S., Salehi M., Akhlaghi M. Nonlinear Viscoelastic Analysis of Laminated Composite Plates – A Multi Scale Approach // International Journal of Recent Advances in Mechanical Engineering. 2013. Vol. 2, no. 2. P. 11-18.
19. Бахвалов Н.С., Панасенко Г.П. Осреднение процессов в периодических средах. М .: Наука , 1984. 356 с .
20. Победря Б.Е. Механика композиционных материалов. М.: Изд-во МГУ, 1984. 324 с.
21. Димитриенко Ю.И., Соколов А.П. Многомасштабное моделирование упругих композиционных материалов // Математическое моделирование. 2012. Т. 24, № 5. С. 3-20.
22. Димитриенко Ю.И., Соколов А.П. Численное моделирование композиционных материалов с многоуровневой структурой // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2011. Т. 75, № 11. С. 1549-1554.
23. Димитриенко Ю.И., Соколов А.П. Разработка автоматизированной технологии вычисления эффективных упругих характеристик композитов методом асимптотического осреднения // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2008. № 2. С. 5 6 -6 6 .
24. Димитриенко Ю.И., Соколов А.П. Система автоматизированного прогнозирования свойств композиционных материалов // Информационные технологии. 2008. № 8. С. 31-38.
25. Димитриенко Ю.И. Механика сплошной среды. В 4 т. Т. 1. Тензорный анализ. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 463 с.
26. Димитриенко Ю.И., Сборщиков С.В., Соколов А.П., Садовничий Д.Н., Гафаров Б.Р. Численнное и экспериментальное моделирование прочностных характеристик сферопластиков // Композиты и наноструктуры. 2013. № 3. С. 35-51.
27. Димитриенко Ю.И., Сборщиков С.В., Соколов А.П. Численное моделирование микроразрушения и прочностных характеристик пространственно-армированных композитов // Механика композиционных материалов и конструкций. 2013. Т. 19, № 3. С. 365-383.
28. Димитриенко Ю.И., Губарева Е.А., Сборщиков С.В. Асимптотическая теория конструктивно-ортотропных пластин с двухпериодической структурой // Математическое моделирование и численные методы. 2014. № 1. C . 36-57.
29. Димитриенко Ю.И., Яковлев Д.О. Асимптотическая теория термоупругости многослойных композитных пластин // Механика композиционных материалов и конструкций. 2014. Т. 20, № 2. С. 2 59 -282.
30. Димитриенко Ю.И., Яковлев Н.О., Ерасов В.С., Федонюк Н.Н., Сборщиков С.В., Губарева Е.А., Крылов В.Д., Григорьев М.М., Прозоровский А.А. Разработка многослойного полимерного композиционного материала с дискретным конструктивно-ортотропным заполнителем // Композиты и наноструктуры. 2014. Т. 6, № 1. С. 32-48.
31. Димитриенко Ю.И., Федонюк Н.Н., Губарева Е.А., Сборщиков С.В., Прозоровский А.А. Многомасштабное конечно-элементное моделирование трехслойных сотовых композитных конструкций // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2014. № 10. С. 359-382. DOI :10.7463/1014.0730105
32. Димитриенко Ю.И. Асимптотическая теория многослойных тонких пластин // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2012. № 3. С. 86-100.