Mechanics and Advanced Technologies (Apr 2020)

Экспресс-оценка коэффициента концентрации напряжений у нагруженного болтом круглого отверстия в пластине из слоистого полимерного композиционного материала. Влияние схемы армирования

  • Konstantin Rudakov,
  • Yury Dyfuchyn

DOI
https://doi.org/10.20535/2521-1943.2020.88.200290
Journal volume & issue
no. 1(88)

Abstract

Read online

Проблематика. Среди различных вариантов соединений деталей из слоистых полимерных композиционных материалов (ПКМ) значительный процент занимает болтовые соединения (БС). Для их правильного проектирования необходимо, в частности, проводить прочностные расчеты. При этом желательно заменять сложные конечно-элементные расчеты на экспресс-анализ: расчеты по простым формулам достаточной точности. Один из основных прочностных расчетов БС – расчет на разрыв сечения, ослабленного отверстием. Для БС пластин из ПКМ этот вопрос проработан недостаточно. Цель исследования. Установление характера и степени влияния схемы укладки монослоев в композитной пластине из слоистого ПКМ на величину коэффициента концентрации напряжений (ККН) у отверстия, нагруженного болтом. Методика реализации. Были проведены численные расчеты с применением метода конечных элементов (контактная задача) для БС пластины из слоистого ПКМ. Предполагалась 3D-ортотропия каждого монослоя. Проверялись две простые формулы экспресс-анализа. Строились графики, выявлялись наличие и степень влияния схемы укладки монослоев в пластине из слоистого ПКМ на изменение значений ККН у нагруженного болтом отверстия в ослабленном отверстием сечении пластины. Результаты исследования. По результатам расчетов получены числовые оценки, характеризующие степень влияния схемы укладки монослоев в пластине из слоистого ПКМ и точность рассмотренных формул. Выводы. Проведенные расчеты показали, что изменение схемы армирования слоистого ПКМ приводит к существенному изменению значений ККН у нагруженного болтом отверстия в ослабленном отверстием сечении пластины; что предложенная аппроксимация (17) имеет недостаточную точность для рассмотренных материалов и схем укладки монослоев. Необходимо продолжение поисков поправочной функции для (15) на более широкой расчетно-экспериментальной базе свойств ПКМ.

Keywords