Гоцелюк Т.Б.   Коваленко Н.А.   Олегин И.П.   Петров П.М.   Чаплыгин В.Н.  

Численно-экспериментальное исследование критериев разрушения для слоистых углепластиков с различными концентраторами напряжений

Докладчик: Коваленко Н.А.

В данной работе предложена численно-экспериментальная оценка прочности образцов типовой (0° - 40%; ±45° - 40%; 90° - 20%), квазиизотропной (0° - 28%; ±45° - 47%; 90° - 25%) и сдвиговой (0° - 12%; ±45° - 78%; 90° - 10%) укладок с  различными концентраторами напряжений, основанная на результатах экспериментов и численном моделировании задачи определения несущей способности исследуемых образцов с использованием критериев разрушения. Численная реализация задачи осуществлялась методом конечных элементов (МКЭ), что позволило использовать хорошо зарекомендовавший себя при расчете элементов конструкций с отверстиями критерий по напряжениям в точке Нуизмера [1],  а также градиентный критерий [2].
Численная оценка, опирающаяся на эти критерии, в сравнении с результатами эксперимента, показала, что для прогнозирования прочности на растяжение при использовании критерия Нуизмера следует особое внимание уделять выбору величины характерного расстояния l, напрямую зависящей от материала (укладки), типа концентратора и диаметра отверстия. Так, для сдвиговой укладки по сравнению с остальными эта величина оказывается в ~ 3 раза больше; для заполненных отверстий эта величина оказывается практически вдвое меньше, чем для незаполненных. Для оценки прочности на сжатие наиболее удачным является градиентный критерий, в особенности для цилиндрического заполненного и незаполненного отверстий (для квазиизотропной и сдвиговой укладок), а также для зенкованных отверстий в образцах типовой укладки.
При оценке по критерию, предложенному Труниным, для типовой укладки погрешность соответствует величине погрешности, полученной в работе  [3].
1. Whitney J.M., Nuismer R.J Stress Fracture Criteria for Laminated Composites Containing Stress Concentrations. Journal of Composite Materials, Vol.8, 1974. —p. 253-265.
2. Сироткин О.С., Гришин В.И, Литвинов В.Б. Проектирование. Расчет и технология соединений авиационной техники. – М.: Машиностроение, 2006. – 331 с
3. Трунин Ю.П. Критерии прочности и модели разрушения механического соединения элементов из полимерных композиционных материалов, Труды ЦАГИ, 2013, с.91-103


К списку докладов