Эффективный объём коротких углеродных волокон в композите из нарубленных тонких лент


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Рассматривается композиционный материал из нарубленных тонких узких полимерных лент, армированных углеродными волокнами, и полимерного связующего. Ставится задача по аналитическому определению упругих и прочностных характеристик композита при известном минимальном наборе основных характеристик компонентов. Предлагается методика последовательного решения задачи на микро- и мезоуровнях. Ключевым моментом в методике является введение в рассмотрение «коэффициента эффективного объёма волокон» в короткой нити и способа его вычисления через критерий «силовой фактор». Приводятся: результаты расчётов модуля Юнга и предела прочности на растяжение образцов материала из частей лент фиксированной длины 6, 12, 18 и 24 мм; сравнение с экспериментальными данными и оценка точности и границ применимости методики.

Об авторах

В. А. Комаров

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Автор, ответственный за переписку.
Email: vkomarov@ssau.ru
ORCID iD: 0009-0007-9313-5754

доктор технических наук, профессор кафедры конструкции и проектирования летательных аппаратов

Россия

Р. Ф. Абдуллаев

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Email: rufat.abdullayev@hotmail.com
ORCID iD: 0009-0002-9756-7689

аспирант кафедры конструкции и проектирования летательных аппаратов

Россия

Список литературы

  1. Образцов И.Ф., Васильев В.В., Бунаков В.А. Оптимальное армирование оболочек вращения из композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1977. 144 с.
  2. Азаров А.В. Проблема проектирования аэрокосмических сетчатых композитных конструкций // Известия Российской академии наук. Механика твёрдого тела. 2018. № 4. С. 85-93. doi: 10.31857/S057232990000700-0
  3. Павлов А.А. Конструкторско-технологическое проектирование деталей из слоистого тканевого композита // Онтология проектирования. 2022. Т. 12, № 3 (45). С. 393-404. doi: 10.18287/2223-9537-2022-12-3-393-404
  4. Schirmaier F.J., Weidenmann K.A., Karget L., Henning F. Characterization of the draping behavior of unidirectional non-crimp fabrics // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2016. V. 80. P. 28-38. doi: 10.1016/j.compositesa.2015.10.004
  5. Kurkin E., Spirina M., Barcenas O., Kurkina E. Calibration of the PA6 short-fiber reinforced material model for 10% to 30% carbon mass fraction mechanical characteristic prediction // Polymers. 2022. V. 14, Iss. 9. doi: 10.3390/polym14091781
  6. Wan Y., Takahashi J. Tensile and compressive properties of chopped carbon fiber tapes reinforced thermoplastics with different fiber lengths and molding pressures // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2016. V. 87. P. 271-281. doi: 10.1016/j.compositesa.2016.05.005
  7. Wan Y., Straumit I., Takahashi J., Lomov S.V. Micro-CT analysis of internal geometry of chopped carbon fiber tapes reinforced thermoplastics // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2016. V. 91. P. 211-221. doi: 10.1016/j.compositesa.2016.10.013
  8. Комаров В.А. Конструкция и материал // Онтология проектирования. 2023. Т. 13, № 2 (48). С. 175-191. doi: 10.18287/2223-9537-2023-13-2-175-191
  9. Новицкий В.В. Прочность и проектирование конструкций из композиционных материалов. М.: ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 1988. 299 с.
  10. Комаров А.А. Основы проектирования силовых конструкций. Куйбышев: Куйбышевское книжное издательство, 1965. 88 с.
  11. Optimal design. Theory and applications to materials and structures / ed. by V.V. Vasiliev, Z.G. Gürdal. CRC Press, 1999. 330 p.
  12. Комаров В.А. Весовой анализ авиационных конструкций: теоретические основы // Полёт. Общероссийский научно-технический журнал. 2000. № 1. С. 31-39.
  13. Перельмутер А.В. Задачи синтеза в теории сооружений (краткий исторический обзор) // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2016. № 2 (55). С. 70-106.
  14. Lomov S.V., Ivanov D.S., Verpoest I., Zako M., Kurashiki T., Nakai H., Molimard J., Vautrin A. Full-field strain measurements for validation of meso-FE analysis of textile composites // Composites Part A: Applied science and manufacturing. 2008. V. 39, Iss. 8. P. 1218-1231. doi: 10.1016/j.compositesa.2007.09.011
  15. Биткин В.Е., Жидкова О.Г., Комаров В.А. Выбор материалов для изготовления размеростабильных несущих конструкций // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2018. Т. 17, № 1. С. 100-117. doi: 10.18287/2541-7533-2018-17-1-100-117
  16. Жидкова О.Г. Конструкторско-технологическое проектирование терморазмеростабильных композитных корпусов космических телескопов. Дис. ... канд. техн. наук. Самара, 2020. 175 с.
  17. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твёрдого тела: учеб. пособие. М.: Наука, 1988. 712 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2024

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