Моделирование упруго-диссипативных характеристик слоисто-волокнистых композитов
Опубликовано: 08.10.2014
Авторы: Димитриенко Ю.И., Губарева Е.А., Федонюк Н.Н., Сборщиков С.В.
Опубликовано в выпуске: #4(28)/2014
DOI: 10.18698/2308-6033-2014-4-1234
Раздел: Математическое моделирование | Рубрика: Моделирование в науке о материалах
Разработана методика расчета упруго-диссипативных характеристик полимерных композиционных материалов слоисто-волокнистой структуры при установившихся циклических колебаниях, основанная на применении теории асимптотического 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 потерь для того же модуля". Этот алгоритм может быть использован для поиска оптимальных структур армирования слоисто-волокнистых композитов. Приведены примеры численного моделирования упруго-диссипативных характеристик слоисто-волокнистых композитов с двумя, тремя и четырьмя системами нитей.
Литература
[1] Hashin Z. Viscoelastic behavior of heterogeneous media. J. Appl. Mech., Trans. ASME, 1965, no. 32E, pp. 630-636
[2] Christensen R.M. Theory of viscoelasticity. 2nd ed. New York, Academic Press, 1982
[3] Christensen R.M. Mechanics of composite materials. New York, John Wiley & Sons, 1979
[4] Ferry J.D. Viscoelastic properties of Polymers. 2nd ed. New York, John Wiley, 1979
[5] Ильюшин А. А., Победря Б.Е. Основы математической теории термовязкоупругости. Москва, Наука, 1970, 356 с.
[6] Победря Б.Е., Димитриенко Ю.И. Связанные задачи линейной термомеханики деформируемых твердых тел. Успехи механики, 1987, вып. 10, № 2, с. 97-137
[7] Димитриенко Ю.И., Лимонов В.А. Влияние ориентации волокон на диссипативный разогрев и деформативность вязкоупругих композитов при циклическом нагружении. Механика композитных материалов, 1988, № 5, с. 797-805
[8] Dimitrienko Yu.I. Nonlinear Continuum Mechanics and Large Inelastic Deformations. Springer, 2010, 722 p.
[9] Димитриенко Ю.И. Механика сплошной среды. Т. 2: Универсальные законы механики и электродинамики сплошной среды. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011, 560 с.
[10] Димитриенко Ю.И. Механика сплошной среды. Т. 4: Основы механики твердого тела. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013, 624 с.
[11] Imaoka Sh. Analyzing Viscoelastic materials. Ansys Advantage, 2008, vol. 2, no. 4, pp. 46-47
[12] Matzenmiller S.G. Micromechanical modeling of viscoelastic composites with compliant fiber-matrix bonding. Computational Materials Science, 2004, vol. 29, no. 3, pp. 283-300
[13] Zmindak M., Riecky D., Dudinsky M. Finite Element Analysis of Viscoelastic Composite Solids. Modelling of Mechanical and Mechatronic systems 2011, Herl’any, Slovak Republic, September 20-22, 2011, pp. 576-584
[14] Michel J.C., Moulinec H., Suquet P. Effective properties of composite materials with periodic microstructure: a computational approach. Comput. Methods Appl. Mech. Engrg., 1999, 172, pp. 109-143
[15] Shibuya Y. Evaluation of creep compliance of carbon-fiber-reinforced composites by homogenization theory. JSMEInt. J., 1997, Ser. A, no. 40, pp. 313-319
[16] Haasemann G., Ulbricht V. Numerical evaluation of the viscoelastic and viscoplastic behavior of composites. Technische Mechanik, 2010, vol. 30, no. 1-3, pp. 122-135
[17] Masoumi S., Salehi M., Akhlaghi M. Nonlinear Viscoelastic Analysis of Laminated Composite Plates - A Multi Scale Approach. International Journal of Recent advances in Mechanical Engineering (IJMECH), 2013, vol. 2, no. 2, pp. 11-18
[18] Димитриенко Ю.И. Механика сплошной среды. Т. 1: Тензорный анализ. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011, 463 с.
[19] Победря Б.Е. Механика композиционных материалов. Москва, Изд-во МГУ им. М.В. Ломоносова, 1984, 324 с.
[20] Димитриенко Ю.И., Соколов А.П. Многомасштабное моделирование упругих композиционных материалов. Математическое моделирование, 2012, т. 24, № 5, с. 3-20
[21] Димитриенко Ю.И., Соколов А.П. Численное моделирование композиционных материалов с многоуровневой структурой. Известия Российской академии наук. Серия физическая, 2011, т. 75, № 11, с. 1549-1554
[22] Димитриенко Ю.И., Соколов А.П. Разработка системы автоматизированного вычисления эффективных упругих характеристик композитов. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2008, № 2, с. 57-67
[23] Димитриенко Ю.И., Соколов А.П. Система автоматизированного прогнозирования свойств композиционных материалов. Информационные технологии, 2008, № 8, с. 31-38
[24] Димитриенко Ю.И., Сборщиков С.В., Соколов А.П., Садовничий Д.Н., Гафаров Б.Р. Численное и экспериментальное моделирование прочностных характеристик сферопластиков. Композиты и наноструктуры, 2013, № 3, с. 35-51
[25] Димитриенко Ю.И., Сборщиков С.В., Соколов А.П. Численное моделирование микроразрушения и прочностных характеристик пространственно-армированных композитов. Механика композиционных материалов и конструкций, 2013, т. 19, № 3, с. 365-383
[26] Бахвалов Н.С., Панасенко Г.П. Осреднение процессов в периодических средах. Москва, Наука, 1984, 356 с.
[27] Димитриенко Ю.И., Губарева Е.А., Сборщиков С.В. Асимптотическая теория конструктивно-ортотропных пластин с двухпериодической структурой. Математическое моделирование и численные методы, 2014, № 1, с. 36-57
[28] Димитриенко Ю.И., Яковлев Д.О. Асимптотическая теория термоупругости многослойных композитных пластин. Механика композиционных материалов и конструкций, 2014, т. 20, № 2, с. 260-282
[29] Димитриенко Ю.И., Яковлев Н.О., Ерасов В.С., Федонюк Н.Н., Сборщиков С.В., Губарева Е.А., Крылов В.Д., Григорьев М.М., Прозоровский А.А. Разработка многослойного полимерного композиционного материала с дискретным конструктивно-ортотропным заполнителем. Композиты и наноструктуры, 2014, т. 6, № 1, с. 32-48
[30] Димитриенко Ю.И., Федонюк Н.Н., Губарева Е.А., Сборщиков С.В., Прозоровский А.А. Многомасштабное конечно-элементное моделирование трехслойных сотовых композитных конструкций. Наука и образование. Электронный научно-технический журнал, 2014, № 7. Doi: 10.7463/0714.0717805
[31] Димитриенко Ю.И. Асимптотическая теория многослойных тонких пластин. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2012, № 3, с. 86-100