Параметрическая идентификация коэффициентов модели усталостной деградации жёсткости композиционного материала
- Авторы: Пантелеев А.В.1, Турбин Н.В.1, Надоров И.С.1, Кононов Н.О.1
-
Учреждения:
- Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
- Выпуск: Том 23, № 3 (2024)
- Страницы: 119-131
- Раздел: МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
- URL: https://journals.ssau.ru/vestnik/article/view/27914
- DOI: https://doi.org/10.18287/2541-7533-2024-23-3-119-131
- ID: 27914
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Разработана методика получения параметров модели деградации жёсткости композиционного материала путём специальной обработки данных экспериментов и использования методов оптимизации. В качестве исходных данных используются результаты ресурсных испытаний однонаправленных полимерных композиционных материалов с разными изначальными жёсткостями, напряжениями разрушения и действующими напряжениями цикла. В качестве математической модели деградации жёсткости используется нелинейное обыкновенное дифференциальное уравнение с пятью неизвестными параметрами, отражающее характерные изменения свойств материала. Процедура решения сводится к задаче оптимизации целевой функции, величина которой характеризует достигнутую точность. В качестве методов оптимизации использованы метод, имитирующий поведение стаи мотыльков, и метод последовательной редукции множества поиска. Предложен пошаговый алгоритм нахождения неизвестных параметров модели, приведены численные результаты обработки экспериментальных данных, содержащих информацию об изменении модуля упругости композиционного материала в ходе приложения циклов нагрузки.
Об авторах
А. В. Пантелеев
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Автор, ответственный за переписку.
Email: avpanteleev@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0003-2493-3617
доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой математической кибернетики института «Компьютерные науки и прикладная математика»
РоссияН. В. Турбин
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Email: turbinnv@mai.ru
ORCID iD: 0000-0002-7264-0694
ведущий инженер Передовой инженерной школы
РоссияИ. С. Надоров
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Email: nnadorovivan@gmail.com
ORCID iD: 0009-0008-2085-2987
студент бакалавриата института «Компьютерные науки и прикладная математика»
РоссияН. О. Кононов
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Email: nconon@gmail.com
ORCID iD: 0009-0002-2665-4785
инженер Передовой инженерной школы
РоссияСписок литературы
- Shokrieh M.M., Lessard L.B. Progressive fatigue damage modeling of composite materials, Part I: Modeling // Journal of Composite Materials. 2000. V. 34, Iss. 13. P. 1056-1080. doi: 10.1177/002199830003401301
- Van Paepegem W. Development and finite element implementation of a damage model for fatigue of fibre-reinforced polymers. Ghent University Architectural and Engineering Press, 2002. 395 p.
- Turbin N.V., Shelkov K.A. Numerical study of fatigue damage accumulation in composite wing panels of prospective supersonic transport aircraft // Aerospace Systems. 2023. V. 6. P. 481-490. doi: 10.1007/s42401-023-00200-1
- Shramko K.K., Kononov N.O., Lutoshkina A.E., Shadrinov A.V. Computational estimate of the initial damage effect on the fatigue strength of composite materials // Journal of Composites Science. 2023. V. 7, Iss. 10. doi: 10.3390/jcs7100438
- Brunbauer J., Arbeiter F., Stelzer S., Pinter G. Stiffness based fatigue characterisation of CFRP // Advanced Materials Research. 2014. V. 891-892. P. 166-171. doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMR.891-892.166' target='_blank'>www.scientific.net/AMR.891-892.166
- Пантелеев А.В., Кудрявцева И.А. Численные методы. Практикум: учеб. пособие. М.: ИНФРА-М, 2017. 512 с.
- Киреев В.И., Пантелеев А.В. Численные методы в примерах и задачах. СПб.: Изд-во «Лань», 2015. 448 с.
- Mirjalili S. Moth-flame optimization algorithm: A novel nature – inspired heuristic paradigm // Knowledge-Based Systems. 2015. V. 89. P. 228-249. doi: 10.1016/j.knosys.2015.07.006
- Пантелеев А.В., Скавинская Д.В. Метаэвристические стратегии и алгоритмы глобальной оптимизации. М.: Факториал, 2023. 564 с.
- Пантелеев А.В., Каранэ М.М.С. Мультиагентные и биоинспирированные методы оптимизации технических систем. М.: Изд-во «Доброе слово и Ко», 2024. 336 с.
- Whitworth H.A. A stiffness degradation model for composite laminates under fatigue loading // Composite Structures. 1997. V. 40, Iss. 2. P. 95-101. doi: 10.1016/s0263-8223(97)00142-6
- Mirzaei A.H., Shokrieh M.M. Progressive fatigue damage modeling of laminated com-posites using strain-based failure criteria // Journal of Composite Materials. 2024. V. 58, Iss. 4. P. 519-531. doi: 10.1177/00219983241227098