ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ НЕУПРУГОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ КОМПОЗИТНЫХ БАЛОК СЛОИСТО-ВОЛОКНИСТОЙ СТРУКТУРЫ ПРИ ТЕРМОСИЛОВОМ НАГРУЖЕНИИ
Аннотация
В рамках деформационной теории пластичности исследованы особенности механического поведения гибридных изгибаемых композитных балок, которые имеют нерегулярную слоистую структуру и состоят из стенок и полок (несущих слоев). Стенки могут быть армированы волокнами продольно или перекрестно в своей плоскости, а несущие слои армируются в продольном направлении. На базе гипотез теории Тимошенко сформулирована нелинейная граничная задача расчета таких конструкций, что позволило учесть ослабленное сопротивление их стенок поперечным сдвигам. Для линеаризации поставленной краевой задачи использован метод переменных параметров упругости. На конкретных примерах изучено изгибное деформирование однородных и армированных консольных и двухопорных балок под действием распределенной поперечной нагрузки при нормальной и высокой температурах. Поперечные сечения рассматриваемых балок представляют собой двутавры. Продемонстрировано, что при высокой температуре даже для однородных металлических двутавровых балок теория Бернулли не обеспечивает приемлемой для инженерных расчетов пятипроцентной точности определения их податливости. Для балок, армированных высокомодульными волокнами, классическая теория становится вообще неприемлемой даже при нормальной температуре, так как в ряде случаев занижает расчетную податливость балок на десятки процентов. Показано, что для адекватного описания механического поведения армированных слоистых балок (особенно при высоких температурах) необходимо учитывать в их стенках активно развивающиеся деформации поперечных сдвигов. Обнаружено, что в таких условиях в композитных балках могут возникнуть ярко выраженные краевые эффекты, которые не описывает классическая теория.
Ключевые слова: слоистые балки, армирование, деформационная теория пластичности, теория Бернулли, теория Тимошенко, краевые эффекты, тепловое воздействие.
