Исследование деформированных оболочек вращения из гибридных волокнистых композиционных материалов

• Автор: Косачев, Сергей Леонидович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 144 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
I. Теоретические основы расчета регулярно армированных волокнистых композиционных материалов (ВКМ)
1.1 История и современное состояние вопроса
1.2 Расчетная схема гибридного ВКМ. Постановка двоякопериодической задачи
1.3 Плоская деформация ВКМ
1.4 Продольный сдвиг ВКМ
1.5 Анализ начального напряженного состояния ВКМ
1.6 Осреднение упругих свойств регулярно армированного ВКМ
II. Алгоритм расчета напряженно-деформированного состояния ВКМ
2.1 Дискретизация интегральных уравнений
2.2 Алгоритм расчета напряженно деформированного состояния и приведенных характеристик ВКМ
2.3 Результаты расчетов ВКМ
III. Алгоритмизация расчетов оболочек вращения из ВКМ
3.1 Вариационная процедура получения разрешающих уравнений теории оболочек
3.2 Особенности учета приведенных характеристик среды в моделях теории оболочек
3.3 Численное интегрирование канонической системы уравнений деформирования оболочек вращения из ВКМ
3.4 Алгоритм численного расчета деформирования оболочек вращения из ВКМ

IV. Расчет составных оболочечных конструкций из ВКМ
4.1 Соотношения метода конечного элемента при расчете разветвленных оболочечных конструкций
4.2 Расчет многослойных оболочек вращения при помощи МКЭ
4.3 Расчет сосудов давления из ВКМ
Основные результаты и выводы
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Композиционные материалы (КМ) являются одними из наиболее перспективных в создании современных машиностроительных конструкций. Бурное развитие технологии их производства привело к появлению большого количества новых материалов. Однако, несмотря на все расширяющееся применение КМ в технике, вопрос об идентификации свойств этих материалов в большинстве случаев до конца не закрыт, что не позволяет полностью использовать возможности, предоставляемые композиционными материалами. Практически на начальной стадии рассмотрения на сегодняшний день остается проблема исследования свойств так называемых гибридных композитов, т.е. материалов, содержащих более чем один тип волокон, матриц или слоев.
Данная диссертационная работа посвящена построению комплексных методик исследования свойств однонаправленных гибридных волокнистых композиционных материалов (ВКМ) и расчета многослойных оболочек, изготовленных из этих материалов. Общей целью работы является выбор, анализ и комплексное развитие эффективных методов расчета современных композиционных материалов и силовых конструкций из них.
Актуальность работы определяют два основных аспекта. Первый из них связан с построением достаточно общей структурной модели композиционного материала, включающей в себя как рассмотрение локального напряженного состояния композита на уровне его микроструктуры, так и описание поведения ВКМ “в целом” и учет некоторых технологических воздействий на материал на этапе его изготовления. Вопросы рационального проектирования конструкций из КМ требуют для своего решения рассмотрения многопараметрических структур с большим количеством варьируемых параметров. В этой связи в работе рассматриваются гибридные ВКМ с весьма произвольной микроструктурой ячейки.

условиям инвариантности (1.10), (1.11) и условиям существования заданных средних напряжений (1.14).
Как показано в работе [88], при построении искомых функций можно исходить из представлений Шермана [96] для конечной многосвязной области, которые можно обобщить на случай неограниченной бесконечно-связной области введением интегралов с квазипериодическими ядрами. Смысл этих представлений заключается в том, что искомые функции выражаются через две неизвестные комплексные функции (плотности) р(С и С](г), причем таким образом, что для определения р(1) и q(t) получается эквивалентная исходной краевой задаче система интегральных уравнений Фредгольма второго рода. Запишем выражения для комплексных потенциалов с использованием интегралов типа Коши в виде
Здесь р(0={р|0), 1:£ Ь(} и ч(1)={с|(1), I е Ь,} - функции, подлежащие определению, С © - дзета-функция Вейерштрасса [59], р, (ф - специальная ме-
роморфная функция [66]. Постоянные А, В, и Д 0=1,2
г е И
(1.19)