УДАРОПРОЧНОСТЬ ТРЕХСЛОЙНЫХ БАЛОК С СЕТЧАТЫМИ ЗАПОЛНИТЕЛЯМИ, РАБОТАЮЩИМИ ПО ПРИНЦИПУ НЕЛОКАЛЬНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ МЕТАМАТЕРИАЛОВ | Механика | композиционных | материалов и конструкций
> Том 26 > №2 / 2020 / Страницы: 212-223

УДАРОПРОЧНОСТЬ ТРЕХСЛОЙНЫХ БАЛОК С СЕТЧАТЫМИ ЗАПОЛНИТЕЛЯМИ, РАБОТАЮЩИМИ ПО ПРИНЦИПУ НЕЛОКАЛЬНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ МЕТАМАТЕРИАЛОВ

, , , , ,

Аннотация:

В работе представлены результаты испытаний элементов трехслойных конструкций с сетчатыми облегченными заполнителями, изготовленными методом трехмерной печати по технологии послойного лазерного синтеза из полиамида. Рассмотрена структура заполнителей, соответствующая, так называемыми пантографическим механическим метаматериалам, в которых две системы параллельно расположенных стержней разнесены на небольшое расстояние и соединяются поперечными штифтами в зонах пересечения. Для таких материалов известно, что для описания их эквивалентных механических характеристик необходимо привлекать неклассические модели теории упругости, которые учитывают нелокальных характер деформаций структуры материала под нагрузкой. В данной работе рассмотрено три варианта поперечных соединений в структуре метаматериала, при которых поперечные штифты обеспечивают передачу и усилий, и моментов (жесткие соединения), только усилий (шарнирные соединения) или просто отсутствуют. Такие варианты заполнителей, сопоставлены с обычным сетчатым заполнителем, в которым перекрещивающиеся стержни образуют жестко связанную систему типа плоской рамы. Изготовленные образцы испытаны на ударопрочность по схеме двухопорного ударного изгиба с использованием маятникового копра. Установлено, что при одинаковых размерах поперечных сечений стержней в заполнителе, наибольшей несущей способностью при ударе обладают образцы с пантографическими заполнителями с жесткими поперечными соединениями. Однако, образцы с шарнирными соединениями демонстрируют необычные механизмы разрушения, при которых зона повреждений оказывается наибольшей, а развитие повреждений происходит с образованием множества мелких осколков, которые препятствуют прохождению ударника насквозь структуры и повышают ее удельное энергопоглощение, что делает такие варианты заполнителей потенциально перспективными для создания ударопоглощающих конструкций.

3