Чисельно-аналітичний метод прогнозування довговічності волокнистих композитних матеріалів за умов двовісного циклічного навантаження
| Jazyk: | ukrajinština |
|---|---|
| Rok vydání: | 2023 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | International Scientific and Technical conference "The Progressive Technics, Technology and Engineering Education"; No. XXIII (2023): PROGRESSIVE TECHNICS, TECHNOLOGY AND ENGINEERING EDUCATION Матеріали науково-технічної конференції "Прогресивна техніка, технологія та інженерна освіта"; № XXIII (2023): ПРОГРЕСИВНА ТЕХНІКА, ТЕХНОЛОГІЯ ТА ІНЖЕНЕРНА ОСВІТА |
| ISSN: | 2409-7160 |
| Popis: | A combined numerical-analytical method for predicting the durability of fibrous composite materials under conditions of biaxial cyclic loading is proposed. The model of nonlinear elastic behavior of random composites is used. The mechanics problem of determining the stress-strain state in the matrix and fibers is solved within the framework of the physically nonlinear theory of elasticity with the use of numerical methods. To predict the durability of an anisotropic composite in the macro volume, the matrices strengthening effect were used. The method of determining the equivalent stress used for asymmetric two-dimensional loading is considered. The influence of the average stress on the fatigue characteristics of the matrix with nonlinear strengthening is shown. Examples are given that illustrate the importance of the mutual influence of nonlinear elastic and anisotropic properties of the composite on the redistribution of stresses in the fibers and the matrix. As a practical result, we can note the possibility of predicting the long-term strength of the material when the field of cyclic stresses is determined in the vicinity of the inclusions. For a detailed analysis of local stress fields and specification of the type of complex load in structural elements, a numerical analysis was performed using finite element programs for a single, forming cell in the context of random homogenization. Запропоновано чисельно-аналітичний метод прогнозування довговічності волокнистих композитних матеріалів за умов двовісного циклічного навантаження. Застосована модель нелінійної пружної поведінки волокнистих композитів випадкової структури під дією складного напруженого стану. Задача механіки про визначення напружено-деформованого стану в матриці і волокнах розв'язана в рамках фізично нелінійної теорії пружності із застосуванням чисельних методів. Для прогнозування довговічності анізотропного у макрооб'ємі композиту використано критерій Хашіна, причому вплив параметру середнього за цикл статичного напруження в матриці оцінено із врахуванням ефекту зміцнення. Розглянуто методику визначення еквівалентного напруження, що використовується при асиметричному двовимірному навантаженні. Показано вплив середнього напруження на характеристики втоми матриці із нелінійним зміцненням. Наведено приклади, що ілюструють важливість взаємного впливу нелінійних пружних та анізотропних властивостей композиту на перерозподіл напружень у волокнах та матриці. Як практичний результат можна відзначити можливість прогнозування довготривалої міцності матеріалу, коли поле циклічних напружень визначено в околі включень. Для детального аналізу локальних полів напружень та конкретизації виду складного навантаження в елементах структури виконано чисельний аналіз, із використанням скінчено-елементних програм для одиничної, утворюючої комірки в контексті випадкової гомогенізації. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|