Введение к работе
Актуальность работ». З различных отоаслях народного хо-
з„: ... .-.1 "
ятства; широко используются волокнистые композиционные мате-
5йш+"1)(рЪрры9 d первом приближении можно рассматривать как
днороднцо к анизотропные с некоторыми заданными чффектиани-
и (усредненными) упругими свойствами.
Для обеспечения надежной оценки работоспособности ъле-
энтов конструкций из композиционных материалов з реальных
:ло«кях эксплуатации необходимо располагать более полными и
этими сведениями о деформзтнвных и. прочностных свойствах
юличных классов композитов; о степени их зависимости от де-
іктности'структуры. Кроме технологических дефектов, з компо-
;тах могут возникать также дефекты эксплуатационного харак-
:ра, связанные с несовместимостью физико-механических
ойств отдельных составляющих. Так как добиться полной сов-
стимостн всех -компонент композиционного материала невозмоя-
, как и невозможно получить абсолютно бездефектное связую-
э или.волокна, то расчет на прочность элементов конструкций
таких материалов целесообразно вести с позиций механики
упкого разрушения.
Существующие методики определения прочности и трещино-
эйкости волокнистих композиционных материалов не являются
ітаточно совершенными, поскольку не учитывают влияния ани-
?ропии упругих свойств композита на его прочностные своист-
При определении трещиностойкости композитов, как локаль-
I характеристики, не учитывается также реальная структура '
'ериала вблизи вершины трещины;' неполны сведения о влиянии
шних границ анизотропного тела на распространение в нем
трезікньг. Решению ятих вопросов посвящена настоящая работа.
'Даль раОоты. Разработка теоретико-экспериментальных подходов к определению характеристик прочности и трещиностойкос-ти однородных и непрерывно-армированных волокнистых материалов при различных видах силового воздействия с учетом анизотропии их упругих свойств и структуры композита.
Научная новизна работы. С общих позиці;?, определено поло напряжений и перемещений в бесконечной анизотропной плоскости с трещиновидным дефектом с малым,, ко конечним радиусом кривизни в его вершинах. Построены фундаментальные решения (функции Грина) -для бесконечной анизотропной пластины с трещиной или жестким включением. Проведен аналитический расчет напряженного состояния прямоугольных анизотропных образцов (сплотого к с центральной трещиной), нагруженных сосредоточенными силами или распределенной по кромкам нагрузкой. На основании полученных- результатов предложены варианты определения величин макропрочности и структурных характеристик трещиностойкости волокнистых композиционных материалов..
Практическая ценность. Разработанное подходы дают возможность ОЦенИТЬ аНИЗОТрОПИІП ПРОЧНОСТИ ОрТОТрОПКЫХ КОМПСЗИЦИг
онных материалов; определять прочность іг трещиностоЯхоеть од-нородньх ортотропных и волокнистых композитов при сложном напряженном состоянии, а также устанавливать закономеркорти изменения, тензоров прочности материала в.зависимости от направления действия внешней нагрузки относительно его осей симметрии, что необходимо при формулировке критериев прочности и разрушения композиционных материалов.
Рекомендации по.выбору образцов для испытаний и методика определения характеристик трещиностойкости композиционных
_ 4 -
соколов при словно» напряженном состоянии б:.':::: использзва-
ьзуемых результатов составил 38,8 тыс. руолей.
Достоверность результатов определяется строгостью поста-ки краевых задач и корректностью применения математических одоз теории упругости анизотропного тела, непротиворечи-тьа.полученных результатов с результатами, достигнутыми гики методами, и совпадением их в частных случаях с акало-ными решениями изотропное теории упругости; необходимой ностыо численных расчетов.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы би-цодокены н- обсуядалксь на I Всесоюзной научно-технической ерснции "Прочность, жесткость и технологичность изделии композиционных материалов" (Каменец-Подольский, 1982 г.), ^еренциях молодых ученых уизико-мехакического института Г.Б.Карпенко,АН УССР (Львов, 1983 г., 1985 г.), Респуб-анскоа симпозиуме "Концентрация напряжений" (Донецк,1983), гоюзной-конференции "Современные проблемы строительной аникн и прочности летательных аппаратов"'(Москва,I9S3r.), зоюзном научно-техническом совещании "Разработка и примела в народном.хозяйстве изделий из коррозионно-стойких мопластиков" (Донецк, 1986 г.), Всесоюзном научно-техни-«ш совещании "Разработка и применение в народном хозяй-г изделий из коррозионно-стойких стеклопластиков" (Северо-зцк, 15 - 1.7 окг. 1985 г.), I Всесоюзной конференции "Ые--іка разрушения материалов" (Львов, 1987 г.), I Всесоюзном юзиуме "Механика и физика разрушения композитных матери-
алов и конструкций" (Ужгород, 1988 г.), Всесоюзной конфереї ции "Проблемы прочности полимерных композиционных материал и конструкций" (Севастополь, 27-28 июня 1988 г.), Ш Всесов: ном симпозиуме "Прочность материалов и элементов конструкці при сложном напряженном состоянии" (Житомир, 1989 г.), III Всесоюзной конференции "Прочность, жесткость и технологи» ность изделия из композиционных материалов" (Запорожье, 1989 г.), И Всесоюзном.симпозиуме "Механика разрушения" (Ни томир, 1990 г.), XI краевой конференции "Современные проэле мы естествознания" (Краснодар, .1990 г.), П Всесоюзном семинаре "Структурная механика разрушения композитов" (Черноголовка, 1938 г.). .
Ня зошиту выносится:
общий подход к определению напряжений в анизотропной пластине в окрестности произвольного трещиновидного дефекта с малым, но конечным, радиусом кривизны в его вершинах;
решение задачи о напряженно-деформированной состояли! анизотропной пластины с трещиной под действием сосредоточенной силы и момента, приложенных в произвольной точке (фундаментальные решения); ' . '
методика определения прочности композиционных кате-. риалов на конечных прямоугольных ортотройных образцах при сложном напряженном состоянии; '
* методика определения трещиностойкости структурно-неоднородных и однородных ортотропннх материалов.
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 14 печатных работ.
Структура и обьем работ». Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и прилодс-
содержит fiSY страниц машинописного текста,50 рисунков, аЗлиц, список литературы ( 20Ц наименования).