Оценка кратковременной и длительной прочности пленочно-тканевого композиционного материала

• Автор: Мангушева, Алина Раисовна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 108 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
РАЗДЕЛ 1. КРАТКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1Л. Применение материалов типа пленочно-тканевого композиционного материала
1.2. Кратковременная прочность пленочно-тканевого композиционного материала
1.3. Длительная прочность пленочно-тканевого композиционного материала
1.4. Численные методы решения задачи кратковременной и длительной прочности представительной ячейки ПТКМ
РАЗДЕЛ 2. ОЦЕНКА КРАТКОВРЕМЕННОЙ ПРОЧНОСТИ ПЛЕНОЧНОТКАНЕВОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
2.1. Структура ПТКМ
2.1.1. Геометрическая модель ПТКМ
2.1.2. Геометрия представительного элемента ПТКМ
2.2. Метод конечных элементов
2.3. Численная методика оценки снизу кратковременной прочности ячейки ПТКМ
2.4. Численные эксперименты
2.4.1. Тестовая задача
2.4.2. Задача о нахождении кратковременной прочности ПТКМ40
2.5. Основные соотношения теории предельного равновесия
2.5.1. Статическая и кинематическая теоремы
2.5.2. Метод вариации псевдоупругих характеристик для расчета конструкций из равнопрочных материалов

2.5.3. Нижняя оценка
2.5.4. Верхняя оценка
2.6. Численные эксперименты
2.6.1. Тестовая задача
2.6.2. Задача о нахождении кратковременной прочности ячейки ПТКМ по теории предельного равновесия
2.7. Решение задачи о деформации пластической конструкции при больших перемещениях
2.8. Численные эксперименты
РАЗДЕЛ 3. ОЦЕНКА ДЛИТЕЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ ПЛЕНОЧНОТКАНЕВОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
3.1. Основные физические соотношения для построения структурной модели пленочно-тканевого композиционного материала
3.2. Численная методика оценки длительной прочности ПТКМ
3.3. Численные эксперименты
3.3.1. Тестовые задачи
3.3.2. Задача о длительной прочности ПТКМ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
В последнее время наряду с развитием современной техники возникает необходимость в создании высокопрочных композиционных материалов, которые могли бы использоваться для создания пневматических и тентовых конструкций. Пневматические строительные конструкции не имеют ни предшественников, ни традиций. В них все ново - и материалы, и принципы функционирования, и характер эксплуатации.
Традиционные материалы - древесина, камень, металлы, бетон отличались тяжестью, жесткостью, способностью оказывать высокое сопротивление всем видам напряженного состояния: растяжению, сжатию, изгибу, сдвигу, кручению. Материалы мягких оболочек пневматических сооружений могут сопротивляться только растяжению.
В традиционных конструкциях принцип предварительного напряжения всегда рассматривался не более как средство искусственного перераспределения усилий в конструкции с целью оптимального использования механических свойств, применяемых жестких материалов. Предварительное напряжение в пневматических конструкциях -непременное условие возможности их функционирования. Создаваемое воздухоподающим оборудованием, оно является основой их существования.
Принципиальные требования, предъявляемые к материалам оболочек пневматических конструкций, сводятся к двум: прочности и
воздухонепроницаемости. Обоим этим требованиям удовлетворяют композиционные материалы (КМ), состоящие из силовой основы (ткани или сетки) и воздухонепроницаемого слоя (полимерного покрытия или дублирующей пленки) - пленочно-тканевые композиционные материалы (ПТКМ). Кроме этих двух требований, названных принципиальными, поскольку с ними связана возможность реализации принципа пневматической конструкции вообще, существует ряд дополнительных -несгораемости, светопроницаемости, стойкости против химической и

-ИМ=М№}=
д_ дх
0 д ду
0 0 д дг
д ду д_ дх
0 д_ д
дг ду
д 0 д_
дг дх
0 0 м2 0 0 0 0 N. 0 0 0 0 к
0 0 0 м2 0 0 0 0 4 0 0 0 0 к
0 0 0 0 N. 0 0 0 0 0 0 5 0 0 Х6
и" «в 1 0 0 дЫ, дх 0 0 а3 а* 0 0 ал„ дх 0 0 дх 0 0 алг6 дх
0 дЫ, ду 0 0 0Л2 0у 0 0 ЭТУ, ЗУ 0 0 Жи ду 0 0 ал4 ау 0 0 ал, ду
0 0 ей, дг 0 0 0ЛГ2 Эл 0 0 0ЛГ, дг 0 0 алг„ дг 0 0 алг5 0г 0 0 а„ дг
елг, 0ЛГ, 0 0ЛГ2 ал 0 а3 ЗЛГ3 0 0УУ4 ал 0 0ЛГ5 дЫ5 0 ал
0у дх 0у дг ау ал йу дх Эу дх 0у ал
0 алг. алг. 0 дЫг алг2 0 ез ал 0 ал алг4 0 ал дN5 0 ал а6
дг ду дг ду дг ау дг 0у дг ду дг ау
07У, 0 т, 0АГ, 0 дыг ал'. 0 алз ал'. 0 дЫ4 ату5 0 алг5 0 ал
. дг дх дг дх дг дх дг дх дг 0Л дг дх

Для проверки сходимости метода конечных элементов была решена упругая задача на растяжение ячейки. Варьировалось количество элементов в ячейке ПТКМ. Сходимость метода конечных элементов приведена на рис. 2.2.2.