Чисельно-аналітичний метод прогнозування довговічності волокнистих композитних матеріалів за умов двовісного циклічного навантаження
DOI:
https://doi.org/10.20535/2409-7160.2023.XXIII.241700Ключові слова:
волокнистий композит, нелінійна матриця, циклічні напруження, трансверсальні інваріанти, еквівалентність, комп'ютерне моделюванняАнотація
Запропоновано чисельно-аналітичний метод прогнозування довговічності волокнистих композитних матеріалів за умов двовісного циклічного навантаження. Застосована модель нелінійної пружної поведінки волокнистих композитів випадкової структури під дією складного напруженого стану. Задача механіки про визначення напружено-деформованого стану в матриці і волокнах розв'язана в рамках фізично нелінійної теорії пружності із застосуванням чисельних методів. Для прогнозування довговічності анізотропного у макрооб'ємі композиту використано критерій Хашіна, причому вплив параметру середнього за цикл статичного напруження в матриці оцінено із врахуванням ефекту зміцнення. Розглянуто методику визначення еквівалентного напруження, що використовується при асиметричному двовимірному навантаженні. Показано вплив середнього напруження на характеристики втоми матриці із нелінійним зміцненням. Наведено приклади, що ілюструють важливість взаємного впливу нелінійних пружних та анізотропних властивостей композиту на перерозподіл напружень у волокнах та матриці. Як практичний результат можна відзначити можливість прогнозування довготривалої міцності матеріалу, коли поле циклічних напружень визначено в околі включень. Для детального аналізу локальних полів напружень та конкретизації виду складного навантаження в елементах структури виконано чисельний аналіз, із використанням скінчено-елементних програм для одиничної, утворюючої комірки в контексті випадкової гомогенізації.
Посилання
Механика композитов (под общей ред. Гузя А.Н.): в12-и томах. Т. З. Хорошун Л.П., Маслов Б.П., Шикула Е.Н. и др. Статистическая механика и эффективные свойства материалов. – Киев: Наук. думка, 1993. – 390с.
Hashin Z. Fatigue Failure Criteria for Unidirectional Fiber Composites Transactions of the ASME. – 1981, 48, No 12, 846-852.
Aboudi J., Arnold S., Bednarcyk B. Micromechanics of Composite Materials.- Elsevier.-2013.- 1011 p.
Besson J., Cailletaud G., Chaboche J.L., Forest S. Non-Linear Mechanics of Materials. Springer Dordrecht Heidelberg London New York, 2010, 450p.
Asaro R.J., Lubarda V. A. Mechanics of Solids and Materials. Cambridge University Press, 2006, 880 p.
Голуб В.П. Классические критерии разрушения в решении задач усталости при двухосном комбинированном нагружении // Вісник НТУУ «КПІ». Серія „Машинобудування”, 2014. – №72. – С. 109-117.
Maslov B. Stress concentration in nonlinear viscoelastic composites // Mechanics and Advanced Technologies, 2017, N1 (79), pp. 5-10.
Balbi V., Shearer T., Parnell W.J. A modified formulation of quasi-linear viscoelasticity for transversely isotropic materials under finite deformation // Proc. R. Soc.- 2018.- A 474, 20180231.
Маслов Б.П., Бугай С.Н. Нелинейное деформирование и прочность стохастических композитов с поврежденной матрицей. – Механика композитных материалов. – 1991. – №5. – С. 796-803.
Maslov B.P. Predicting fatigue life of short fiber reinforced viscoelastic composites // Матеріали XIX-МНТК «Прогресивна техніка, технологія та інженерна освіта». – Київ: ММІ НТУУ „КПІ” ім. Ігоря Сікорського, 2019. – С. 18-21.
Maslov B.P. Nonlinear hereditary creep of isotropic composites of random structure // Int. Appl. Mech.,2022.- 58, N 1.- P. 75-90.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Борис Маслов
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
