Модель напряженно-деформированного состояния криволинейной слоистой композитной балки

Авторы

Русланцев А. Н.^1*, Думанский А. М.^2**, Алимов М. А.^2***

1. Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, 2-я Бауманская ул., 5, стр. 1, Москва, 105005, Россия
2. Институт машиноведения РАН им.А.А.Благонравова, Малый Харитоньевский переулок, 4, Москва, 101990, Россия

*e-mail: andreiruslantsev@gmail.com
**e-mail: alduman@rambler.ru
***e-mail: alimov_mike@mail.ru

Аннотация

Полимерные композиционные материалы применяются в широком спектре изделий авиационной и ракетно-космической техники. Многие детали представляют собой криволинейные балки, работающие на изгиб. Однако, в связи с ярко выраженной анизотропией свойств, поведение композиционных материалов в подобных деталях значительно отличается от металлов, но при этом нет аналитических математических моделей, во всей полноте описывающих напряженно-деформированное состояние подобных слоистых конструкций. В настоящей работе предложена модель определения напряжений в слоистой криволинейной композитной балке. Показано, что максимальные значения напряжений определяются изгибающим моментом и геометрическими параметрами балки. Определено, что для композитной балки наиболее опасной является центральная часть, в которой наиболее вероятно расслоение. Выработаны рекомендации по повышению несущей способности криволинейных балок.

Ключевые слова

изгиб, полимерный композиционный материал, напряженно-деформированное состояние, криволинейная балка

Библиографический список

1. Арутюнов А.Г., Дыдышко Д.В., Кузнецов К.В. История развития транспортных самолетов // Труды МАИ. 2016. № 89. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=72654

2. Byron Pipes R., Pagano N.J. Interlaminar Stresses in Composite Laminates Under Uniform Axial Extension // Journal of Composite Materials. 1970. Vol. 4, pp. 538-548.

3. Puppo A.H., Evensen H.A. Interlaminar Shear in Laminated Composites Under Generalized Plane Stress // Journal of Composite Materials. 1970. Vol. 4, pp. 204-220.

4. Wang A.S.D., Crossman F.W. Some New Results on Edge Effect in Symmetric Composite Laminates // Journal of Composite Materials. 1977. Vol. 11, pp. 92-106.

5. Pagano N., Pipes R. Some Observations on the Interlaminar Strength of Composite Laminates // International Journal of Mechanical Sciences. 1973. Vol. 15, pp. 679-688.

6. De Baere I., Van Paepegem W., Degriek J. Comparison of Different Setups for Fatigue Testing of Thin Composite Laminates in Bending // International Journal of Fatigue. 2009. Vol. 31, pp. 1095-1101.

7. De Baere I., Van Paepegem W., Degriek J. On the Feasibility of a Three-point Bending Setup for the Validation of (Fatigue) Damage Models for Thin Composite Laminates // Polymer Composites. 2008. Vol. 29, pp. 1067-1076.

8. ASTM D6415/D6415M REV A-2006 Standard Test Method for Measuring the Curved Beam Strength of a Fiber-Reinforced Polymer-Matrix Composite. Annual Book of ASTM Standards. 2006.

9. Charkviani R.V., Pavlov, A.A., Pavlova, S.A. Interlaminar Strength and Stiffness of Layered Composite Materials // Procedia Engineering. 2015. Vol. 185, pp. 168-172.

10. Лехницкий С.Г. Анизотропные пластинки. – М.: ОГИЗ Государственное издательство технико-технической литературы, 1947. – 355 с.

11. Тимошенко С.П., Гудьер Д. Теория упругости. – М.: Наука, 1975. – 576 с.

12. Hinton M.J., Kaddour A.S., Soden P.D. Failure criteria in fibre reinforced polymer composites. The World-Wide Failure Exercise, Elsevier, 2004, 1269 p.

Скачать статью