Численное моделирование роста ударного повреждения в слоистом углекомпозите под действием циклического сжатия
Авторы: Турбин Н.В.
Опубликовано в выпуске: #12(168)/2025
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов
Представлена методика расчетной оценки роста послеударных повреждений при циклической сжимающей нагрузке в плоской панели из углекомпозита (CFRP) с использованием численного моделирования. На основе введенных гипотез получено решение для длительности роста повреждений. Критический размер повреждения для получения роста повреждения был определен на основе расчета зависимости движущей силы трещины от размера повреждения, проведенного с использованием метода конечного элемента. Приведен пример использования методики для случая циклического сжатия элемента конструкции, содержащего ударное повреждение. Для дальнейшего развитии предложенной методики требуется решить вопрос получения точных параметров уравнения скорости роста повреждений с учетом выбранной меры движущей силы трещины.
EDN HQFGTK
Литература
[1] Pascoe J.A. Slow-growth damage tolerance for fatigue after impact in FRP composites: Why current research won’t get us there. Procedia Structural Integrity, 2021, vol. 28, pp. 726–733.
[2] Kassapoglou C. Modeling the Effect of Damage in Composite Structures: Simplified Approaches. John Wiley & Sons, 2015, 248 p.
[3] Molent L., Haddad A. A critical review of available composite damage growth test data under fatigue loading and implications for aircraft sustainment. Composite Structures, 2020, vol. 232, p. 111568.
[4] Bull D.J., Spearing S.M., Sinclair I. Image-enhanced modelling of residual compressive after impact strength in laminated composites. Composite Structures, 2018, vol. 192, pp. 20–27.
[5] Nettles A.T., Scharber L. The Influence of GI and GII on the compression after impact strength of carbon fiber/epoxy laminates. Journal Composite Materials, 2018, vol. 52, pp. 991–1003.
[6] Sun X.C., Hallett S.R. Failure mechanisms and damage evolution of laminated composites under compression after impact (CAI): Experimental and numerical study. Composites Part A: Applied Science Manufacturing, 2018, vol. 104, pp. 41–59.
[7] Barbero E.J. Finite element analysis of composite materials using Abaqus®. CRC press, 2023, 571 p.
[8] Болотин В.В. Дефекты типа расслоений в конструкциях из композитных материалов. Механика композитных материалов, 1984, № 2, с. 239–255.
[9] Турбин Н.В., Кононов Н.О. Комплексный анализ роста ударных повреждений в композитном элементе конструкции при циклическом сжатии. Вестник Московского авиационного института, 2025, т. 32, № 2, с. 108–117.
[10] РЦ-АП25.571-1А «Оценка допустимости повреждений и усталостной прочности конструкции». Жуковский, ЦАГИ, 2015.
[11] ASTM standard D7136-15. Standard Test Method for Measuring the Damage Resistance of a Fiber-Reinforced Polymer Matrix Composite to a Drop-Weight Impact Event. American Society for Testing and Materials Annual Book of standards, 2020, p. 16.
[12] ASTM standard D7137-17. Standard test method for compressive residual strength properties of damaged polymer matrix composite laminates. American Society for Testing and Materials Annual Book of standards, 2023, p. 16.
[13] Strizhius V.E., Turbin N.V. Fatigue strength estimates for composite wing panels of prospective supersonic transport aircraft. Aerospace Systems, 2024, vol. 7, pp. 75–81.
[14] Стрижиус В.Е. Расчет эквивалентных напряжений и эквивалентов программ усталостных испытаний элементов композитных авиаконструкций. Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации, 2020, т. 23, № 2, с. 87–100.
[15] Strizhius V. Predicting the Degradation of the Residual Strength in Cyclic Loading of Layered Composites. Mechanics of Composite Materials, 2022, vol. 58, pp. 527–536.