КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНЦЕНТРАТОРА НАПРЯЖЕНИЙ НА ДЕФОРМИРОВАНИЕ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ | Механика | композиционных | материалов и конструкций
> Том 23 > №3 / 2017 / Страницы: 391-404 doi.org/10.25590/mkmk.ras.2017.23.03.390_403.07

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНЦЕНТРАТОРА НАПРЯЖЕНИЙ НА ДЕФОРМИРОВАНИЕ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Аннотация:

В работе исследуется упругопластическая среда из неоднородного сплошного материала, состоящего из двух компонент: армирующих элементов и матрицы (или связующего), которая обеспечивает совместную работу армирующих элементов. На основе асимптотических методов расчета композитных материалов с учетом внутренней структуры определяются эффективные механические параметры волокнистого композита, что позволяет привести неоднородную среду к однородной с различными механическими параметрами по оси изотропии и плоскости изотропии. Для решения задачи физически нелинейного деформирования волокнистых композитов применяется упрощенная теория малых упругопластических деформаций для трансверсально-изотропной среды, предложенная проф. Б.Е. Победрей, что позволяет применить теорию малых упругопластических деформаций к решению прикладных задач. Решение упругопластической задачи выполняется на основе итерационного процесса метода упругих решений А.А.Ильюшина и МКЭ. Известно, что наличие концентратора напряжений в конструкциях ведет к значительному искажению картины распределения напряжений. В окрестностях отверстия наблюдается повышенное напряжение. На основе разработанной компьютерной модели расчета физически нелинейного деформирования волокнистых композитных материалов с концентраторами напряжений проведен вычислительный эксперимент. Изучено напряженно-деформированное состояние пластины, ослабленной сквозным отверстием в форме эллиптического цилиндра и горизонтальной прямолинейной трещиной. Исследовано влияние формы отверстий на формирование зон пластических деформаций в конструкциях из волокнистых материалов. Определено месторасположение зон с максимальными касательными напряжениями, которые могут привести к отрыву волокна от матрицы. Исследуется процесс уменьшения напряжений за счет изменения формы контура при минимально искаженном напряженном состоянии. Изучено влияние дополнительных круглых отверстий на напряженно-деформированное состояние пластины. Установлено, что если в конструктивном отношении на расстоянии одного диаметра от первого отверстия установить второе, то оно вызывает разгрузку пластины в окрестностях этих концентраторов напряжений. Таким образом, путем конструктивных изменений достигается улучшения в распределении напряжений и, как следствие, усиливается прочность конструкций.

29