Моделирование напряженно-деформированного состояния композиционных оболочек с дефектами
Опубликовано: 17.10.2016
Авторы: Захарова Ю.В., Лохматова Л.Г.
Опубликовано в выпуске: #11(59)/2016
DOI: 10.18698/2308-6033-2016-11-1552
Раздел: Механика | Рубрика: Механика деформируемого твердого тела
Рассмотрена актуальная задача моделирования напряженно-деформированного состояния композиционных оболочек с дефектами. Данная тема является перспективной, так как в настоящее время оболочки из композиционных материалов часто выступают в качестве элементов различных силовых конструкций, а появления дефектов практически невозможно избежать даже на стадии изготовления. Предложена математическая модель деформирования цилиндрических оболочек из композиционных материалов с дефектами, основанная на гипотезе Тимошенко. Рассмотрены дефекты типа непроклея. С помощью данной модели описан алгоритм решения задачи о напряженно-деформированном состоянии цилиндрической оболочки с дефектами. Для численного решения поставленной задачи использовался метод конечных элементов. Представленные результаты численного моделирования позволили установить закономерности влияния локальных несовершенств структуры на напряженно-деформированное состояние цилиндрической оболочки из композиционных материалов с дефектами типа непроклея.
Литература
[1] Choudhry R.S., Hassan Syed F., Li S., Day R. Damage in Single Lap Joints of Woven Fabric Reinforced Polymeric Composites Subjected to Transverse Impact Loading. International Journal of Impact Engineering, 2015, vol. 80, pp. 76-93.
[2] Димитриенко Ю.И., Соколов А.П., Шпакова Ю.В., Юрин Ю.В. Моделирование поверхностей прочности композитов на основе микроструктурного конечно-элементного анализа. Наука и образование, 2012, № 11. DOI: 10.7463/1112.0496336 (дата обращения 05.07.2016).
[3] Гузь А.Н., Григоренко Я.М., Бабич И.Ю. и др. Механика композитных материалов и элементов конструкций: В 3 т. Т. 2. Механика элементов конструкций. Киев, Наукова думка, 1983, 464 с.
[4] Сыздыков Е.К., Димитриенко Ю.И., Минин В.В. Моделирование термомеханических процессов в композитных оболочках при локальном нагреве излучением. Механика композиционных материалов и конструкций, 2011, т. 17, № 1, с. 71-90.
[5] Каледин В.О., Аульченко С.М., Миткевич А.Б, Решетникова Е.В., Седова Е.А., Шпакова Ю.В. Моделирование статики и динамики оболочечных конструкций из композитных материалов. Москва, Физматлит, 2014, 196 с.
[6] Aul’chenko S.M., Kaledin V. O., Shpakova Yu.V. Characteristic Features of the Oscillation of Shells of Bodies of Revolution Immersed in a Viscous Fluid Flow. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 2008, vol. 81, iss. 5, pp. 941-944.
[7] Laptev N.I., Mordasov V.I., Poilov V.V., Shulepova O.V. Laser Vibrodiagnostics of Starved Spots of Large-sized Multilayered Honeycomb Shells. Polymer Science. Series D, 2010, vol. 3, no. 4, pp. 263-266.
[8] Cawley P. Low frequency NDT techniques for the detection of disbonds and delaminations. NDT & E International, 1992, vol. 25, iss. 2, pp. 100. DOI:10.1016/0963-8695(92)90556-V (дата обращения 05.07.2016).
[9] Ouinas D., Bouiadjra B. Bachir, Achour T., Benderdouche N. Influence of Disbond on Notch Crack Behaviour in Single Bonded Lap Joints. Materials & Design, 2010, vol. 31, iss. 9, pp. 4356-4362.
[10] Каледин В.О., Аникина Ю.В. Численное моделирование статики и устойчивости подкрепленных оболочек с расслоениями. Вестник Томского государственного университета, 2006, № 19, с. 225-232.
[11] Агапов В.П. Метод конечных элементов в статике, динамике и устойчивости пространственных тонкостенных подкрепленных конструкций: учеб. пособие. Москва, Изд-во АСВ, 2000, 152 с.
[12] Голованов А.И., Тюленева О.И., Шигабутдинов А.Ф. Метод конечных элементов в статике и динамике тонкостенных конструкций. Москва, Физматлит, 2006, 392 с.
[13] Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. Москва, Мир, 1975, 541 с.
[14] Рикардс Р.Б. Метод конечных элементов в теории оболочек и пластин. Рига, 1988, 284 с.
[15] Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. Москва, Мир, 1979, 392 с.
[16] Каледин В.О., Аникина Ю.В., Бурнышева Т.В., Решетникова Е.В. Математическое моделирование статики сетчатой оболочки с учетом концентрации напряжений. Вестник Томского государственного университета, 2006, № 19, с. 233.
[17] Тимошенко С.П., Войновский-Кригер С., Снитко И.К., ред. Пластинки и оболочки. Москва, Наука, 1966, 636 с.
[18] Димитриенко Ю.И. Механика сплошной среды. В 4 т. Т. 4. Основы механики твердого тела. Москва, Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2013, 624 с.
[19] Кузьмин М.А., Лебедев Д.Л., Попов Б.Г., Данилова В.Л., ред. Расчеты на прочность элементов многослойных композитных конструкций. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012, 341 с.
[20] Алфутов Н.А., Зиновьев П.А., Попов Б.Г. Расчет многослойных конструкций и оболочек из композиционных материалов. Москва, Машиностроение, 1984, 264 с.
[21] Попов Б.Г. Расчет многослойных конструкций вариационно-матричными методами. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1993, 294 с.
[22] Биргер И.А., Пановко Я.Г. Прочность, устойчивость, колебания: справочник. В 3 т. Т. 2. Москва, Машиностроение, 1968, 464 с.
[23] Димитриенко Ю.И., Шпакова Ю.В., Богданов И.О., Сборщиков С.В. Моделирование процесса многоуровневой фильтрации жидкого связующего в тканевом композите при RTM методе изготовления. Инженерный журнал: наука и инновации. 2015, вып. 12 (48). URL: http://engjournal.ru/catalog/msm/pmcm/1454.html
[24] Dimitrienko Yu.I., Dimitrienko I.D., Sborschikov S.V. Multiscale Hierarchical Modeling of Fiber Reinforced Composites by Asymptotic Homogenization Method. Applied Mathematical Sciences, 2015, vol. 9, no. 145, рр. 7211-7220. URL: http://dx.doi.org/10.12988/ams.2015.510641
[25] Димитриенко Ю.И., Коряков М.Н., Захаров А.А., Строганов А.С. Численное моделирование сопряженных аэрогазодинамических и термомеханических процессов в композитных конструкциях высокоскоростных летательных аппаратов. Математическое моделирование и численные методы, 2014, № 3, с. 3-24.