№4-1998 — Механика композиционных материалов и конструкций

Полные тексты статей
https://elibrary.ru/contents.asp?id=33597252

Алексеев К.П., Каюмов Р.А., Терегулов И.Г., Фахрутдинов И.Х.

Механические характеристики органо- и углепластиковых труб, изготовленных методом перекрестной намотки.

Обширное опытное исследование было проведено для оценки влияния угла армирования на осевую и кольцевую жесткость и прочность органо- и углепластиковых труб с целью определения механических характеристик однонаправленной армированной ленты, из которой путем намотки изготавливается труба как многослойная структура [1]. Статические опыты были проведены на трубах с углами намотки ±25, ±35, ±45, ±55, ±65 и 90°, которые нагружались осевой растягивающей (сжимающей) силой и радиальным внутренним давлением. Трубы с малыми углами намотки (±25°) при нагружении осевой силой и с большими углами намотки (±65°) при нагружении внутренним давлением разрушались в результате разрыва волокон (лент). Трубы с большими углами намотки при нагружении осевой силой и с малыми углами намотки при внутреннем давлении характеризовались начальным разрушением связей с растрескиванием связующего и вели к последующему падению нагрузки (резкому падению модуля упругости). Приведены осредненные числовые значения модулей упругости, коэффициентов Пуассона и предельных напряжений. Показано, что модули упругости при растяжении и сжатии для исследуемых органопластика и углепластика близкие (различие от 2,3 до 8,5 %), а модули упругости и предельные напряжения в окружном направлении (Ey и σy) превышают модули упругости и предельные напряжения вдоль осевого направления (Ex и σx) от 1,25 до 2,56 раза. Установлены зависимости модулей упругости и предельных напряжений от угла намотки в виде квадратичной функции. Обнаружена существенная зависимость свойств КМ от технологии изготовления образцов, выразившаяся в несовпадении экспериментальных.

> Том 4 > №4 / 1998 / Страницы: 3-21

Немировский Ю.В., Янковский А.П.

Проектирование прямоугольных и полигональных поперечно изгибаемых пластин с равнонапряженной арматурой.

Сформулирована контактно-сопряженная задача поперечного изгиба кирхгофовских пластин с равнонапряженной арматурой. Выполнен качественный анализ соответствующей системы разрешающих уравнений и граничных условий. Предложен итерационный метод, позволяющий существенно упростить решение поставленной задачи. Указаны пути использования этого метода применительно к решению задачи рационального проектирования для прямоугольных и многоугольных односвязных и двусвязных пластин с прямолинейными и криволинейными сторонами. Обсуждаются конкретные аналитические и приближенные решения, полученные для прямоугольных и квадратных изгибаемых пластин и двусвязных пластин с прямоугольными кромками.

> Том 4 > №4 / 1998 / Страницы: 21-42

Паньков А.А.

Осреднение процессов теплопроводности в композитах со случайными структурами из составных или полых включений обобщенным методом самосогласования.

Представлено развитие обобщенного метода самосогласования [1] на задачи прогнозирования эффективных характеристик процессов протекания, например, задачи теплопроводности, электропроводности или диффузии [2-4] в композитах со случайными структурами из составных включений. Решение этих задач рассмотрено на примере расчета обобщенным методом самосогласования тензоров коэффициентов эффективной теплопроводности изотропного сферопластика и трансверсально-изотропного однонаправленного волокнистого композита.

> Том 4 > №4 / 1998 / Страницы: 42-51

Радченко А.В.

Моделирование поведения анизотропных материалов при ударе.

В рамках феноменологического подхода в трехмерной постановке численно исследовано разрушение анизотропных и изотропных материалов при ударе. Проведено сравнение полученных результатов с экспериментальными данными. Исследовано влияние ориентации физико-механических свойств на динамику процесса разрушения.

> Том 4 > №4 / 1998 / Страницы: 51-62

Безруков Л.Н., Гадасин И.М., Кононенко М.М., Семенов А.С., Смирнов В.М.

Некоторые особенности высокоскоростного удара и композиционная защита космических аппаратов.

В работе рассмотрены некоторые физические особенности высокоскоростного ударного взаимодействия сферического ударника и плоской преграды. На основе кинематических соотношений на начальной стадии взаимодействия показано, что интенсивность нагружения ударника при наклонном ударе меньше, чем при ударе по нормали к преграде, что может быть одной из причин более высокого пробивного действия наклонного удара при использовании разнесенных преград, наблюдаемого в некоторых экспериментах. На этой основе объяснено также образование при наклонном ударе более глубокой выемки в преграде с той стороны, откуда двигался снаряд. Оба эффекта отмечены в работе [1]. Анализ этих и других особенностей высокоскоростного удара позволяет добиться повышения стойкости защиты от ударного повреждения за счет использования композиционных экранов взамен плоских пластин. Представлены результаты сравнительных экспериментов.

> Том 4 > №4 / 1998 / Страницы: 62-74

Анисимов И.И., Десятых В.И., Люкшин Б.А., Люкшин П.А.

Формирование прочностных характеристик наполненных полимерных систем на мезоуровне.

Способы управления деформационно-прочностными характеристиками полимерных композитных материалов на основе рецептурных методов известны давно и широко применяются. В работе обсуждается новое направление формирования таких характеристик с помощью внесения в полимерную матрицу серии микродефектов (мезодефектов), позволяющих заменить всплески напряжений вокруг жестких включений, являющихся концентраторами, совокупностью осциллирующих с относительно небольшой амплитудой напряжений, что в итоге значительно улучшает деформационные характеристики композиции.

> Том 4 > №4 / 1998 / Страницы: 74-93

Криканов А.А.

Проектирование композитных баллонов давления минимальной массы при ограничениях по жесткости и прочности.

Разработан метод проектирования цилиндрических баллонов давления с ограничениями по деформациям. Проведено экспериментальное исследование баллонов давления из гибридных материалов для обоснования использования упрощенной модели материала. Представлен графический метод решения данной задачи, позволяющий при заданных углах армирования определять толщины слоев из условия минимума массы. Показано, что минимум массы баллона достигается при условии активного выполнения двух ограничений. Наряду с традиционными методами ограничения деформаций путем: (1) дополнительной намотки материала; (2) перехода на материал с большей жесткостью выявлена возможность (3) замены кольцевой подмотки на второй спиральный слой, что является новым способом ограничения деформаций. Показано, что при ограничении продольной деформации замена кольцевого слоя на второй спиральный является более эффективным способом, чем переход на более жесткий материал. Получены приближенные формулы для определения оптимального угла армирования второго слоя при различных случаях ограничения деформаций. Разработан численный алгоритм определения оптимальных параметров структуры баллона давления. Приведены численные примеры.

> Том 4 > №4 / 1998 / Страницы: 93-115

Кундрат Н.М.

Локальное разрушение в композиции с жесткими линейными включениями.

> Том 4 > №4 / 1998 / Страницы: 115-128

Бурик А.Г.

Оценка вторичных эффектов при воздействии лазерного излучения на конструкционные материалы объектов управления.

Рассмотрены тепловые, механические и электромагнитные эффекты, возникающие при воздействии лазерного излучения на непрозрачные материалы при различных плотностях мощности и давлении окружающей среды. Приведено условие плазмообразования по плотности мощности. Представлены регрессионные модели, определяющие количественные связи между значениями плотности мощности импульсного лазерного излучения на облучаемой поверхности и максимальным значением магнитной индукции импульсного магнитного поля в условиях глубокого вакуума, а также между давлением окружающей среды и максимальным значением магнитной индукции импульсного магнитного поля, генерируемого лазерной плазмой.

> Том 4 > №4 / 1998 / Страницы: 128-135