Упруго-прочностные характеристики монослоев in situ в композиционном пакете
Авторы: Олейников А.И., Кузьмина Т.А.
Опубликовано в выпуске: #7(103)/2020
DOI: 10.18698/2308-6033-2020-7-1996
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов
При расчете тонкостенных конструкций из слоистых полимерных композиционных материалов (ПКМ) в качестве упруго-прочностных характеристик их монослоев принимаются данные, полученные в результате испытаний соответствующего отдельно заполимеризированного однонаправленного листа. Свойства такого листа существенно отличаются от характеристик монослоя, заполимеризированного и работающего вместе с соседними слоями разной ориентации в составе композиционного пакета. В статье представлены результаты решения задачи об определении упругих и прочностных характеристик монослоев по данным прямых испытаний на растяжение — сжатие образцов ПКМ из деталей-свидетелей. Рассмотрены ПКМ, монослои которых имеют одинаковые или различные характеристики. Даны формулы для расчета механических свойств монослоев в составе многонаправленного композиционного пакета. Проведено сравнение результатов расчетов с данными испытаний. Использование действительных характеристик монослоев позволяет рассчитывать реальное поведение ПКМ в конструкции, связать ее поверочный и проектировочный расчеты.
Литература
[1] Chang F.K., Chen M.H. The in situ ply shear strength distribution in graphite/epoxy laminated composites. J. Compos. Mater., 1987, vol. 21, pp. 708–733.
[2] Dávila C.G., Camanho P.P. Failure Criteria for FRP Laminates in Plane Stress. NASA/TM-2003-212663, 01-11, 2003, 28 р.
[3] Sihn S., Kim R.Y., Kawabe K., Tsai S. Experimental studies of thin-ply laminated composites. Composites Science and Technology, 2007, vol. 67, pp. 996–1008.
[4] Amacher R., Cugnoni J., Botsis J. Thin ply composites: experimental characterization and modeling. In: The 19th International Conference on Composite Materials. July 28 to August 2, 2013, Montréal, Canada. Concordia Centre for Composites, Department of Mechanical and Industrial Engineering, Concordia University, 2013, pp. 4364–4376.
[5] Fikry M.J.M., Ogihara S., Vinogradov V. Effect of matrix cracking on mechanical properties in FRP angle-ply laminates. In: ECCM 2018 — 18th European Conference on Composite Materials, A. M. L., 25-28 June, 2018, Athens, Greece. Applied Mechanics Laboratory. ISBN (Electronic) 9781510896932, 2020, pp. 793–812.
[6] Исупов Л.П. Метод расчета упругих и прочностных характеристик симметрично — армированного композита. Машиноведение, 1979, № 4, с. 66–70.
[7] Алфутов Н.А., Зиновьев П.А., Таирова Л.П. Идентификация упругих характеристик однонаправленного материала по результатам испытаний мультинаправленного композита. Расчеты на прочность, т. 30. Москва, Машиностроение, 1989, с. 16–31.
[8] Таирова Л.П., Смердов А.А. Прочность однонаправленного слоя внутри многослойных пакетов с различными схемами армирования. В кн.: Деформирование и разрушение композиционных материалов и конструкций. Москва, ИМАШ РАН, 2014, с. 20.
[9] Каюмов Р.А., Луканкин С.А, Паймушин В.Н., Холмогоров С.А. Идентификация механических характеристик армированных волокнами композитов. Учен. зап. Казан. ун-та, 2015, т. 157, кн. 4, Физ.-мат. науки, с. 112–132.
[10] Catalanotti G. Prediction of in situ strengths in composites: some considerations. Composite Structures, 2019, vol. 207, pp. 889–893.
[11] Олейников А.И., Кузьмина Т.А. Определение упруго-прочностных характеристик монослоев in situ в композиционном пакете. Ученые записки ЦАГИ, 2020, т. LI, № 4, с. 87‒98.
[12] Работнов Ю.Н. Прочность слоистых композитов. Изв. АН СССР. МТТ, 1979, № 1, с. 113–119.
[13] Олейников А.И. Расчет характеристик упругости пакета из разномодульных на растяжение‒сжатие композитных монослоев. Ученые записки ЦАГИ, 2018, т. XLIХ, № 8, с. 78‒88.
[14] Олейников А.И. Оценка статической прочности слоистых композитов. Ученые записки ЦАГИ, 2019, т. L, № 4, с. 53–66.
[15] Гришин В.И., Дзюба А.С., Дударьков Ю.И. Прочность и устойчивость элементов и соединений авиационных конструкций из композитов. Москва, Физматлит, 2013, 272 с.