Моделирование упруго-диссипативных характеристик…
1
УДК 539.3
Моделирование упруго-диссипативных характеристик
слоисто-волокнистых композитов
© Ю.И. Димитриенко
1
, Е.А. Губарева
1
,
Н.Н. Федонюк
2
, С.В. Сборщиков
1
1
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
2
ОАО «Крыловский государственный научный центр»,
Санкт-Петербург, 196158, Россия
Разработана методика расчета упруго-диссипативных характеристик полимер-
ных композиционных материалов слоисто-волокнистой структуры при устано-
вившихся циклических колебаниях, основанная на применении теории асимптоти-
ческого осреднения периодических структур. Предложен алгоритм сравнения
различных структур слоисто-волокнистых композитов с точки зрения реализации
наиболее высоких значений их упруго-диссипативных характеристик, основанный
на построении диаграммы материалов в координатах «действительная часть
комплексного модуля упругости в плоскости укладки волокон — тангенс угла по-
терь для того же модуля». Этот алгоритм может быть использован для поиска
оптимальных структур армирования слоисто-волокнистых композитов. Приведе-
ны примеры численного моделирования упруго-диссипативных характеристик сло-
исто-волокнистых композитов с двумя, тремя и четырьмя системами нитей.
Ключевые слова:
вязкоупругие композиты, слоисто-волокнистые композиты,
упруго-диссипативные свойства, установившиеся колебания, тангенс угла потерь,
комплексные модули упругости, метод асимптотического осреднения.
Введение
. Свойство диссипации (рассеивания) энергии является
чрезвычайно важным для современных авиационных и судовых кон-
струкций, длительно эксплуатируемых в условиях воздействия виб-
рационных нагрузок, как правило, вызванных работой двигательных
систем. Для конструкций из металлических материалов применяют
специальные системы демпфирования, обеспечивающие гашение
вибраций, однако эти системы эффективны в достаточно узком диа-
пазоне частот. В настоящее время весьма перспективным является
использование в качестве силовых элементов авиационных и судо-
вых конструкций полимерных композиционных материалов (ПКМ).
Они обладают многими замечательными свойствами
низкой плот-
ностью, высокой удельной жесткостью и прочностью, повышенной
стойкостью в агрессивных средах, в частности в морской воде, и од-
новременно высокими диссипативными свойствами, что позволяет
отказаться от создания специализированных систем демпфирования.
Исследованию диссипативных характеристик ПКМ, несмотря на
длительную историю применения композитов в технике, посвящено
относительно малое количество работ в литературе [1–7]. По-
