Моделі та критерії руйнування композиційних матеріалів на стадії зародження макротріщин

Abstract

Проведено аналіз та встановлені границі використання сучасних моделей пошкоджуваності та критеріїв руйнування композитних матеріалів (КМ) на стадії зародження макротріщини. Описано класифікацію КМ та основні гіпотези і припущення, які використовуються при розробці рівнянь стану. Розглядається основна стадія життєвого циклу виробу із КМ – стадія зародження та накопичення розсіяних руйнувань на мікро та мезорівнях. Використані основні положення континуальної механіки пошкоджуваності, термодинаміки незворотніх процесів та механіки твердого деформівного тіла. Описані основні механізми мікроруйнування армованих КМ. Показано, що для них потрібно розглядати комплекс феноменологічних параметрів, які могли б оцінювати кінетику накопичення розсіяних руйнувань в матриці, армуючих волокнах та розшаруванні між ними. Ці складні процеси в армованих КМ вимагають феноменологічного моделювання пошкоджуваності у вигляді тензорних величин з певними припущеннями. Так достатньо широке застосування отримала гіпотеза “суміші”. Показано, що кожен компонент параметра пошкоджуваності більш доцільно визначати з гіпотези еквівалентності питомих енергій. Деталізовано методику проведення базових експериментів для конкретизації закономірностей накопичення пошкоджень в КМ. Встановлено модифікований тензор жорсткості КМ з врахуванням деградації механічних властивостей КМ в залежності від термосилових параметрів експлуатаційного навантаження. Проведено аналіз сучасних критеріїв руйнування армованих КМ та межі їх використання. Показані основні напрямки вирішення проблеми оцінки граничного стану КМ та виготовлених з них несучих елементів.

Keywords

• розсіяне руйнування композиційних матеріалів
• феноменологічні моделі пошкодження
• анізотропія механічних властивостей
• критерії розсіяного руйнування