Прочность конструкций из стеклопластиков при повышенных и высоких температурах

• Автор: Павлов, Виктор Павлович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 425 с. : ил.

Ф Глава 1.
МЕХАНИКА ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ ИЗ НИХ (Анализ состояния проблем и методы их решения)
1.1. Применение полимерных композиционных материалов
в современной технике и возникающие при этом задачи
1.2. Основные соотношения механики полимерных композиционных материалов, применяющиеся для расчетов элементов конструкций при нестационарных температурах
1.3. Тепловая деформация полимерных композиционных материалов при высоких температурах
1.4. Ползучесть полимеров и композиционных материалов
Ф на полимерной матрице
1.5. Экспериментальные методы и установки для изучения физических и механических свойств композитов при интенсивных тепловых и силовых воздействиях
1.6. Ползучесть элементов конструкций
щ 1.7. Методы расчета тонкостенных конструкций
1.8. Сплайны и их возможности в задачах механики деформируемого твердого тела
1.8. Сплайны и их возможности в задачах механики деформируемого твердого тела
1.8. Некоторые из основных направлений исследований
в области анизотропных конструкций и ползучести, проводимых за пределами России
Глава
• ПОЛЗУЧЕСТЬ СТЕКЛОПЛАСТИКОВ ПРИ ПОВЫШЕННЫХ
ПЕРЕМЕННЫХ ВО ВРЕМЕНИ ТЕМПЕРАТУРАХ
2.1. Состояние проблемы, цели и задачи исследования
2.2. Базовые соотношения, применяемые для описания ползучести полимерных композитов
2.3. Оценка возможностей закона Гука для описания деформирования полимерных композиционных материалов
при повышенных переменных во времени температурах
2.4. Температурная зависимость мгновенных модулей
ф упругости полимерных композиционных материалов

2.5. Ползучесть конструкционного стеклопластика Т-10-ЭФ при постоянных и переменных температурах
2.6. Ползучесть стеклопластика КТ-11-К-Ф
2.7. Ползучесть конструкционного стеклопластика Т-10-ПП при постоянных и переменных температурах
2.8. Ползучесть текстолита ПТК при сжатии перпендикулярно плоскости армирования
2.9. Методика ускоренного определения параметров ползучести полимерных композиционных материалов
2.10. Обобщение соотношений температурно-временной аналогии
2.11. Оборудование и материалы
2.12. Основные результаты главы
Глава
ТЕПЛОВАЯ ДЕФОРМАЦИЯ, ПРОЧНОСТЬ И ТЕРМОВЯЗКОУПРУГОСТЬ СТЕКЛОПЛАСТИКОВ ПРИ ВЫСОКИХ ПЕРЕМЕННЫХ ВО ВРЕМЕНИ ТЕМПЕРАТУРАХ В УСЛОВИЯХ ТЕРМОДЕСТРУКЦИИ
3.1. Состояние проблемы, цели и задачи исследования
3.2. Тепловая деформация стеклопластика КТАН-К-Ф
3.3. Тепловая деформация стеклопластика КТ-11-К-Ф
3.4. Экспериментальное изучение прочностных и вязкоупругих свойств стеклопластика КТ-11-К-Ф при высоких температурах
3.5. Математическая модель ползучести стеклопластика
при высоких переменных во времени температурах
3.6. Изменение массы стеклопластиков при высоких нестационарных температурах
3.7. Оборудование для экспериментальных исследований в условиях однородного высокотемпературного нагрева
и изучаемые материалы
3.8. Основные результаты главы
Глава
ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ УРАВНЕНИЯ ПОЛЗУЧЕСТИ СТЕКЛОПЛАСТИКОВ ПРИ ВЫСОКИХ ПЕРЕМЕННЫХ ВО ВРЕМЕНИ ТЕМПЕРАТУРАХ
4.1. Постановка задачи
4.2. Алгоритмы численного решения задачи ползучести стеклопластика при высоких переменных во времени температурах

4.3. Традиционные численные методы решения
9 дифференциальных уравнений: Эйлера и Рунге-Кутта
4.4. Оценка точности численных методов решения дифференциального уравнения, описывающего ползучесть
# стеклопластика
4.5. Метод переменного шага с гарантией точности
по коэффициентам дифференциального уравнения
4.6. Основные результаты главы
Глава
МЕТОДЫ ОДНОМЕРНЫХ И ДВУМЕРНЫХ СПЛАЙНОВ В ЗАДАЧАХ МЕХАНИКИ ДЕФОРМИРУЕМЫХ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
5.1. Постановка задачи
5.2. Метод одномерных сплайнов пятой степени
5.3. Точность метода сплайнов пятой степени
5.4. Метод одномерных сплайнов третьей степени
• 5.5. Двумерный сплайн пятой степени
5.6. Основные результаты главы
Глава
КОМПЛЕКСНАЯ МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТОНКОСТЕННЫХ
* ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ СТЕКЛОПЛАСТИКОВ
ПРИ ПОВЫШЕННЫХ И ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
6.1. Общая характеристика комплексной методики и решаемые на ее основе задачи
6.2. Матричные соотношения теории оболочек
6.3. Расчет напряженно-деформированного состояния пластин из стеклопластиков с учетом ползучести при повышенных нестационарных температурах
6.4. Расчет стержневых элементов конструкций
ф из стеклопластиков при высокотемпературном одностороннем
нагреве
6.5. Расчет стеклопластиковой панели при одностороннем высокотемпературном нагреве
6.5. Основные результаты главы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

1.7.5. Исследования автора
Рассматривались тонкостенные стеклопластиковые конструкции, работающие в условиях как повышенных (до 100 °С), так и высоких (до
1 ООО °С) переменных во времени температур.
Для численного расчета прямоугольных в плане пластин из орто-тропного материала был разработан метод интегрирующих матриц [20]. В качестве примера рассматривалась [130, 140] защемленная по контуру прямоугольная пластина из упругого ортотропного стеклопластика при распределенной по поверхности пластины поперечной нагрузке. Показана достаточно высокая точность полученного решения [130].
Для расчета ползучести пластин из стеклопластика при переменных температурных воздействиях в работах [137, 123] был предложен метод фиктивных нагрузок, в котором расчет ползучести сводится к решению упругих задач в последовательные моменты времени. Упругие задачи, при этом, решаются методом интегрирующих матриц [137, 123]. Результаты расчетов сопоставлялись с данными экспериментов на ползучесть пластин при переменных температурах. Наблюдалось их хорошее соответствие.
К сожалению, применение метода интегрирующих матриц для пластин с формой, отличающейся от прямоугольной, вызывает заметные трудности. Кроме этого, данный метод имеет ограничения по точности, обусловленные особенностями построения расчетных соотношений [130].
В связи с этим, в работах [117, 127, 136] для расчета упругих и вязкоупругих стержней, пластин и оболочек был предложен метод сплайн-функций (МСФ), являющийся численным методом решения дифференциальных уравнений в обыкновенных и частных производных.
Данный метод соединяет в себя положительные качества как МКР, так и МКЭ, и поэтому является более эффективным по сравнению с каждым из них в отдельности. Доказательством этого являются расчеты эта-