Экспериментально-аналитическое определение упругих характеристик слоистого тканевого композита


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Рассматривается задача об определении девяти упругих характеристик ортотропного тканевого композита. На тестовом примере приводится оценка влияния трансверсальных упругих характеристик на результаты расчёта напряжённо-деформированного состояния композитных конструкций. Для определения трансверсальных упругих констант ортотропного тканевого композита предлагается использовать представительный объём повторяющейся структуры материала. Рассматриваются особенности создания конечно-элементной модели представительного объёма слоистого тканевого композита. Для определения упругих свойств ортотропного тканевого композита предлагаются кинематические граничные условия специального вида и расчётные соотношения, виртуально имитирующие механический эксперимент с представительным объёмом материала. Приводятся результаты сравнения вычисленных характеристик и данных натурных испытаний по стандартным методикам, которые свидетельствуют о возможности прогнозирования трансверсальных упругих характеристик вычислительными методами с достаточно высокой точностью для использования в практических задачах.

Об авторах

В. А. Комаров

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Автор, ответственный за переписку.
Email: vkomarov@ssau.ru

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры конструкции и проектирования летательных аппаратов, директор научно-образовательного центра авиационных конструкций

Россия

А. А. Павлов

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Email: alex-alex.pavlov@yandex.ru

инженер научно-образовательного центра авиационных конструкций

Россия

С. А. Павлова

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Email: pavlova.sa@ssau.ru
ORCID iD: 0000-0003-2508-3546

кандидат технических наук, инженер научно-образовательного центра авиационных конструкций

Россия

Список литературы

  1. ASTM Test Method D 3039 - 08. Standard test method for tensile properties of polymer matrix composite materials. American Society for Testing and Materials, 2008. 13 р.
  2. ГОСТ 25.601-80. Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов). Метод испытания плоских образцов на растяжение при нормальной, повышенной и пониженной температурах. М.: Издательство стандартов, 1980. 15 с.
  3. ASTM Test Method D 3518 - 08. Standard test method for in-plane shear properties of polymer matrix composite materials by tensile test of a laminate. American Society for Testing and Materials, 2008. 7 р.
  4. Verpoest I., Lomov S.V., Huysmans G., Ivens J. Modelling the processing and properties of textile composites: an integrated approach // 9th European Conference on Composite Materials (July, 5-6, 2000, Brighton).
  5. Lomov S.V., Huysmans G., Luo Y., Parnas R.S., Prodromou A., Verpoest I., Phelan F.R. Textile composites: modelling strategies // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2001. V. 32, Iss. 10. P. 1379-1394. doi: 10.1016/S1359-835X(01)00038-0
  6. Vignoli L.L., Savi M.A., Pacheco P.M.C.L., Kalamkarov A.L. Comparative analysis of micromechanical models for the elastic composite laminae // Composites Part B: Engineering. 2019. V. 174. doi: 10.1016/j.compositesb.2019.106961
  7. Chamis C. Mechanics of composite materials: past, present, and future // Journal of Composites Technology & Research. 1989. V. 11, Iss. 1. P. 3-14. doi: 10.1520/CTR10143J
  8. Gommer F., Endruweit A., Long A.C. Quantification of micro-scale variability in fibre bundles // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2016. V. 87. P. 131-137. doi: 10.1016/j.compositesa.2016.04.019
  9. Brown L.P., Endruweit A., Long A., Jones I.A. Characterisation and modelling of complex textile geometries using TexGen // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. V. 406, Iss. 1. doi: 10.1088/1757-899X/406/1/012024
  10. Sherburn M. Geometric and mechanical modelling of textiles. Ph.D. Thesis. Nottingham, 2007. 271 p.
  11. Matveev M.Y., Long A., Brown L.P., Jones I.A. Effects of layer shift and yarn path variability on mechanical properties of a twill weave composite // Journal of Composite Materials. 2017. V. 51, Iss. 7. P. 913-925. doi: 10.1177/0021998316655870
  12. Frey P., Sarter B., Gautherie M. Fully automatic mesh generation for 3‐D domains based upon voxel sets // International Journal of Numerical Methods in Engineering. 1994. V. 37, Iss. 16. P. 2735-2753. doi: 10.1002/NME.1620371604
  13. Cao Y., Feng Yu., Wang W., Wu D., Zhu Zh. Estimation of lamina stiffness and strength of quadriaxial non-crimp fabric composites based on semi-laminar considerations // Applied Sciences. 2016. V. 6, Iss. 9. doi: 10.3390/app6090267
  14. ASTM Test Method D 8067 - 08. Standard test method for in-plane shear properties of sandwich panels using a picture frame fixture. American Society for Testing and Materials, 2008. 12 р.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах