Расчет элементов конструкции из композиционных материалов с учетом накопления повреждений

• Автор: Юсефи Шахрам
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 127 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Выведение
Глава 1. Определение эффективных характеристик композиционных материалов с учетом накопления повреждений
1.1. Изопериметрические квадратичные соотношения
1.2. Алгоритм определение эффективных характеристик сред
1.3. Расчет эффективных характеристик волокнистых композитов при растяжении
1.4. Эффективные жесткости изгибаемой полосы с учетом наличия системы параллельных трещин
1.5. Эффективные характеристики полосы при продольном сдвиге
1.6. Определение эффективных характеристик двухфазных сред
1.7. Заключение
Глава 2. Модели деформирования композиционного материала
с учетом накопленного уровня поврежденности
2.1. Некоторые модели накопления повреждений
2.2. Модели деградации механических характеристик
2.3. Описание нелинейного поведение композитов с помощью инкрементального подхода
2.4. Моделирование изменения механических
характеристик слоистых композитов при циклическом нагружении
2.5. Заключение

Глава 3. Описание напряженно-деформированного состояния элементов композитных конструкций с учетом уровня накопленных повреждений
3.1. Деформирование полосы в зоне краевого эффекта
3.2. Деформирование поврежденного материала в зоне степенного распределения напряжений
3.3. Определение напряженно-деформированного
состояния лонжерона. Оценки несущей
способности
3.4. Прогноз изменения характеристик слоистых материалов различной структуры с ростом поврежденности при циклическом нагружении
3.5. Об оценке изменения модулей упругости композита при трансверсальном растрескивании
3.6. Расчет характеристик сред с дисперсными включениями для различных коэффициентов наполнения и относительных характеристик
Заключение
Литература

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время композиционные материалы широко используются как конструкционные материалы различного назначения. Можно считать, что этап изучения особенностей деформирования этих материалов пройден, разработаны в целом методы расчета и проектирования элементов конструкций из этих материалов. Общие проблемы механики композитов, постановки задач механики деформирования таких материалов и методы их решений широко изложены в научных публикациях [2,3,10,22,27,35,36,44,45,53] и т.п. Вопросы, связанные с деформированием армированных и, частности, слоистых композитов, методы определения эффективных характеристик, методы проектирования и расчета на прочность изложены, например в работах [1,5,8-10,21-27,35,36,42,45,51,53-55]. Особенности структуры композитов определяют и особенность их разрушения. С этими, очень важными для приложений проблемами во многом связаны ограничения в применении композитов в реальных элементах конструкций. В свою очередь задачи механики разрушения и повреждения композиционных материалов требуют изучения деформирования с учетом микроструктуры композитов. Проблемам механики разрушения, специальным методам исследования этой проблемы посвящены работы многих ученых [6,7,9,11,13-20,24,27,30,31,34,37,40,41,46-50,52,57-80].
Одна из актуальных проблем механики композитов связана с достоверным описанием механических характеристик композиционных материалов в реальном конструктивном элементе, ибо для этих материалов характер напряженного состояния может внести существенные поправки в реализуемые свойства материала.

В задаче чистого изгиба напряжения связаны с изгибающим моментом М

х 7 у
где /- момент инерции рассматриваемого элемента
Следовательно, равенство (1.22), можно переписать в виде
л - т сг а [М Аєх=аах -5г = -5—-|
Е Еаьт

(1.23)
М0г>
Здесь а =—(і-о2)
Полные деформации с учетом поврежденности имеет вид єг = +Аєг

Здесь ё = -£
( М} Е1
у- деформации и модуль упругости
неповрежденного материала. Воспользуемся изопериметрическим соотношением
СІХ =єх2=ІЬ

V. Е01() у

(1.24)
Чтобы определить эффективную изгибную жесткость полосы. Е010 (Ь и 2к- длина и высота полосы). С помощью равенств (1.23), (1.24) найдем следующую формулу для определения эффективной жесткости через параметры поврежденности и нагрузки

Ьк3 = [ь-1-

—у +
ЕІ Еак

Проделав очевидные преобразования в правой части последнего равенства и проведя интегрирование, получим

Е01о у
Лй/'2

кт +

2т +3

°ь-1,