Несущая способность ортотропных пластин при сложном напряженном состоянии
Авторы: Смагин Е.И., Вестяк В.А., Мартиросов М.И., Калинин А.Г.
Опубликовано в выпуске: #8(164)/2025
Раздел: Механика | Рубрика: Механика деформируемого твердого тела
Представлен разработанный расчетно-экспериментальный подход к определению несущей способности ортотропных пластин с геометрическим концентратором напряжений при сложном напряженном состоянии. Рассмотрены проблемы, вызванные формой экспериментального образца и предложен новый геометрический образец, позволяющий проводить испытания ортотропных пластин толщиной до 8 мм с разрушением в рабочей зоне. Показано, как выглядят образцы и схемы нагружения при разных методах испытаний. Проведены экспериментальные исследования сложного напряженного состояния и определение несущей способ- ности пластин из полимерного композиционного материала на основе эпоксидной матрицы и высокомодульного волокна (на углеродной основе) для разных комбинаций нагружающих усилий. Построены конечно-элементные модели и проведен численный эксперимент на несущую способность ортотропных пластин. Проведено сравнение экспериментальных данных для разных схем армирования с учетом совместного двухосного действия нагрузки. Показано, что расчетные и экспериментальные результаты удовлетворительно согласуются между собой.
EDN XZYGAA
Литература
[1] Чернышев С.Л. [и др.]. Форсайт развития авиационной науки и технологий до 2030 года и на дальнейшую перспективу. Москва, ЦАГИ, 2014, 280 с.
[2] Васильев В.В. Механика конструкций из композиционных материалов. Москва, Машиностроение, 1988, 272 с.
[3] Composite Material Handbook. Volume 3. Polymer Matrix Composites Materials Usage, Design, and Analysis. SAE International, 2012, 900 p.
[4] Лехницкий С.Г. Теория упругости анизотропного тела. Москва, Наука, 1977, 417 с.
[5] Tan S.C., Kim R.Y. Strain and stress concentrations in composite laminates containing a hole. Experimental Mechanics, 1990, vol. 30 (4), pp. 345–351. DOI: 10.1007/BF02321502
[6] Lang J., Schemmann M., Seelig T., Böhlke T. Investigations of Cruciform Specimen Designs for Biaxial Tensile Testing of SMC. Proceedings, 2018, vol. 2, p. 411.
[7] Holger T. A review of the biaxial strength of fibre-reinforced plastics Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, August 1998, vol. 29, issue 8, pp. 869–886. https://doi.org/10.1016/S1359-835X(97)00090-0
[8] Соколов С.А. Методика вычисления коэффициента интенсивности напряжений для трещины в области концентратора. Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2020, № 5, с. 328–335, EDN USZMAL
[9] Черепанов А.П. Методы оценки концентраций механических напряжений. Сборник научных трудов Ангарского государственного технического университета, 2023, № 20, с. 103–108, EDN XIUNUC
[10] Полилов А.Н. Механизмы уменьшения концентрации напряжений в волокнистых композитах. Прикладная механика и техническая физика, 2014, т. 55, № 1 (323), с. 187–197, EDN SLHZDP
[11] Абашев О.В., Смагин Е.И. Яшутин А.Г. Определение сдвиговых характеристик полимерных композиционных материалов. Заводская лаборатория. Диагностика материалов, 2023, т. 89, № 12, c. 74–80. DOI: 10.26896/1028-6861-2023-89-12-74-80
[12] LS-DYNA Keywords User’s manual. Volume I. Livermore Software Technology Corp., 2016, 2682 p.
[13] LS-DYNA Keywords User’s manual. Volume II. Livermore Software Technology Corp., 2016, 1479 p.
[14] Deliou A., Bouchouicha B. Mechanical behavior of unidirectional composites according different failure criteria. Frattura ed Integrità Strutturale, 2022, no. 60, pp. 30–42. DOI: 10.3221/IGF-ESIS.60.0330