Визначення пружних характеристик пакету моношарів тонкостінних пластин з композитних волокнистих матеріалів

Abstract

Наведено аналітичний метод розрахунку еквівалентних пружних характеристик анізотропних багатошарових пластин з композиційних волокнистих матеріалів. Основні припущення, прийняті під час розрахунку модулів пружності та коефіцієнтів Пуссона, зводяться до того щo волокна – пружні матеріали з ортотропними механічними характеристиками, які при силовому навантаженні багатошарових пластин деформуються разом. Найбільш поширені в практичних додатках прикладної механіки аналітичні методи розрахунку ефективних модулів пружності наведені в переліку цитованих публікацій. До них віднесено правила суміші, модель запропонована Хіллом та Хашином, модель Кільчинського, методи Ваніна та Л.П.Хорошуна. Чисельні методи визначення пружних механічних властивостей армованих односпрямованих та шаруватих композитних матеріалів засновані на інформаційних технологіях скінченно-елементного моделювання представницьких обсягів композитних матеріалів та вирішення ряду крайових завдань для них. Для конструкцій тонкостінних пластин з волокнистими композиційними матеріалами застосовані традиційні розрахункові схеми, для яких типовим є плоский напружений стан. Співвідношення напруження-деформації для моношару пластин, навантаженого під довільним кутом представлені у вигляді закону Гука для аніотропних матеріалів. Деформації пакета моношарів з композиційними волокнистими матеріалами при плоскому пружно-деформованому стані визначаються, як і для моношару, чотирма незалежними постійними пружними. З використанням універсальної розрахункової моделі на основі рівнянь прикладної механіки отримано результати обчислень еквівалентних модулів пружності та коефіцієнтів Пуассона для пакету моношарів тонкостінних пластин з композиційними волокнистими матеріалами з вуглетканини та вуглецю. Результати досліджень представлені в аналітичній та графічній формі. Показано вплив структури побудови композиційних волокнистих матеріалів тонкостінних пластин на механічні властивості та їх залежність від кута силового навантаження вектора. Результати досліджень можуть використовуватися для визначення раціональних механічних властивостей багатошарових композиційних пластин з урахуванням їхнього конструктивно-технологічного призначення в різних галузях промисловості.

Keywords

• композиційні матеріали
• вуглестрічка
• вуглетканина
• багатошарові тонкостінні пластини
• модулі пружності
• коефіцієнти Пуассона