Исследование прочности болтовых соединений в слоистых композитах с использованием модели прогрессирующего разрушения | Механика | композиционных | материалов и конструкций
> Том 22 > №2 / 2016 / Страницы: 225-244

Исследование прочности болтовых соединений в слоистых композитах с использованием модели прогрессирующего разрушения

, ,

Аннотация:

Проведено экспериментальное исследование прочности образцов двухсрезного болтового соединения на основе углепластика типа КМКУ и Torayca T700. Рассмотрены образцы с разными схемами укладки, диаметрами отверстий, геометрическими параметрами образцов и усилиями затяжки болтов. На основе модели прогрессирующего разрушения проведена расчетная оценка разрушающей нагрузки и типа разрушения двухсрезных болтовых соединений в слоистых композитах. Модель прогрессирующего разрушения реализована в трехмерной постановке и включает в себя анализ напряженного состояния, анализ разрушений и деградацию свойств материала в соответствии с обнаруженным видом разрушения. Расчет напряженного состояния выполнен методом конечных элементов в трехмерной постановке с учетом контактного взаимодействия болта с отверстием, наличия осевого натяга и трения в контактных парах. Для анализа разрушения использованы критерии разрушения Хашина для задачи в объемной постановке, позволяющие идентифицировать различные механизмы разрушения композита, такие как растрескивание матрицы при растяжении и сжатии, разрушение волокна при растяжении и сжатии, отрыв матрицы от волокна посредством сдвига и расслоение при растяжении и сжатии. Мера деградации механических свойств материала выбрана на основе подхода Тана, распространенная на трехмерный случай Каманхо и Мэттьюсом. Оценка разрушающей нагрузки проведена на основе диаграммы «нагрузка-перемещение». Тип разрушения спрогнозирован по характерному распределению поврежденных элементов в области нагруженного отверстия. Эффективность использования модели прогрессирующего разрушения для прогнозирования разрушающей нагрузки и типа разрушения болтового соединения подтверждена сравнением результатов численного исследования с данными эксперимента.

108