Расчет нижней границы предельной нагрузки для многослойных волокнистых композитов при двухосном нагружении
Авторы: Сарбаев Б.С.
Опубликовано в выпуске: #7(19)/2013
DOI: 10.18698/2308-6033-2013-7-856
Раздел: Машиностроение | Рубрика: Ракетно-космическая техника
Предложен способ расчета прочностных характеристик многослойных композиционных материалов (КМ) с различными схемами армирования при двухосном нагружении. Монослой из волокнистого КМ подчиняется критерию максимальных напряжений. Основное внимание уделено расчету нижней границы предельной нагрузки на основе статической теоремы метода предельного равновесия. Расчет предельной нагрузки рассмотрен как задача линейного программирования, предложен численный способ ее решения. Для ряда частных случаев методом неравенств получены аналитические решения, в том числе для КМ со сложной схемой армирования при использовании нитяной модели однонаправленного волокнистого КМ. Предложена модель, не учитывающая несущую способность монослоя при чистом сдвиге в плоскости армирования. Приведены примеры, в которых выполнен анализ прочностных характеристик КМ для многослойных стекло- и углепластиков с различными схемами армирования. Построены предельные кривые, удовлетворительно согласующиеся с известными экспериментальными данными.
Литература
[1] Алфутов Н.А., Зиновьев П.А., Попов Б.Г. Расчет многослойных пластин и оболочек из композиционных материалов. Москва, Машиностроение, 1984, 263 с.
[2] Zinoviev P.A., Grigoriev S.V., Lebedeva O.V., Tairova L.P. The Strength of Multilayered Composites under a plane-stress State. Composite Science and Technology, 1998, vol. 58, pp. 1209-1223
[3] Ходж Ф.Г. Расчет конструкций с учетом пластических деформаций. Москва, Машгиз, 1963, 380 с.
[4] Терегулов И.Г., Каюмов Р.А., Сибгатуллин Э.С. Расчет конструкций по теории предельного равновесия. Казань, Изд-во ФЭН, 2003, 180 с.
[5] Сарбаев Б.С. Анализ несущей способности слоистых волокнистых композиционных материалов. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2000, № 4, с. 59-72
[6] Сарбаев Б.С. Анализ несущей способности слоистых композитов и конструкций из них методом предельного равновесия. Образцов И.Ф., Яновский Ю.Г., ред. Композиционные материалы. Сб. тр. Школы-семинара, посвященной 80-летию со дня рождения академика И.Ф. Образцова. Москва, ИПРИМ РАН, 2000, с. 3-11
[7] Гасс С. Линейное программирование (методы и приложения). Москва, Физматгиз, 1961, 303 с.
[8] Чирас А.А. Методы линейного программирования при расчете упругопластических систем. Ленинград, Стройиздат, 1969, 197 с.
[9] Смердов А.А., Смердова О.А., Таирова Л.П., Цветков С.В., Тащилов С.В., Магнитский И.В. Экспериментальное исследование жесткостных и прочностных характеристик углепластика. Конструкции из композиционных материалов, 2009, № 3, с. 68-82
[10] Soden P.D., Hinton M.J., Kaddour A.S. Biaxial Test Results for Strength and Deformation of Range of E-glass and Carbon Fiber Reinforced Composite Laminates: Failure Exercise Benchmark Data. Composite Science and Technology, 2002, vol. 62, pp. 1489-1514
[11] Белов Г.В., Ерохин Б.Т., Киреев В.П. Композиционные материалы в двигателях летательных аппаратов. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998, 344 с.
[12] Соколкин Ю.В., Вотинов А.М., Ташкинов А.А., Постных А.М., Чекалкин А.А. Технология и проектирование углерод-углеродных композитов и конструкций. Москва, Наука, Физматлит, 1996, 240 с.