ОПРЕДЕЛЕНИЕ УПРУГИХ И ПРОЧНОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ НИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК

Аннотация

Представлен метод оптимизации выкладки в полимерных композиционных материалах, позволяющий проводить оценку их прочности. Для оценки напряженно-деформированного состояния каждого слоя используется ортотропная модель упругости, предполагающая, что волокна в материале параллельны. Модель поведения материалов основана на критерии Хашина, с помощью этого критерия возможно разделить механизмы разрушения матрицы и волокна. Оценка прочности проведена в соответствии со структурным подходом, который предполагает исследование прочности каждого слоя в отдельности. Параметры модели деформирования и критерия прочности Хашина определены по результатам испытаний однонаправленных образцов, вырезанных под углами 0, 90 и 45° к направлению армирования. Верификация проведена на основе испытаний образцов из полимерных композиционных материалов на изгиб, в результате чего получено хорошее согласование расчетных значений и экспериментальных данных. Разработан метод для выбора углов выкладки каждого слоя материала, позволяющий рассчитать наибольшую прочность цилиндрической оболочки при различных значениях внешних нагрузок. Метод предполагает определение напряжений в каждом из слоев, а также индикаторов Хашина, соответствующих разрушению волокна или матрицы при растяжении или сжатии. По значениям индикаторов могут быть выбраны оптимальный угол и схема выкладки, обеспечивающие наибольший запас прочности оболочки. Этот метод позволяет проводить предварительную оценку запаса прочности цилиндрических оболочек из полимерных композиционных материалов на основе экспериментально определяемых упругих параметров материала и параметров критерия прочности Хашина с учетом угла и схемы выкладки препрега при воздействии внутреннего давления, осевой сжимающей силы и крутящего момента.