Прогнозування міцності і жорсткості шаруватих композицій для умов плоского напруженого стану з урахуванням залишкових термічних напружень. Термомеханічні характеристики окремого шару. Критерії міцності та статистична модель композиційних матеріалів.
При низкой оригинальности работы "Деформування і міцність шаруватих вуглепластиків при кімнатній та кріогенних температурах", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
До причин, що обмежують їх застосування в інженерній практиці, відносять: відсутність надійних експериментальних методик для визначення термомеханічних характеристик армованих структур, труднощі математичного моделювання процесів деформування і оцінки несівної здатності конструкцій, а також необхідність в нових більш економічних технологіях виготовлення композитів. Використання таких матеріалів при низьких і кріогенних температурах вимагає додаткових досліджень механічних характеристик армованих шарів, аналізу процесів деформування та несівної здатності вуглепластиків і в умовах глибокого охолодження. Мета роботи - дослідити вплив пониження температури до 77 К на закономірності деформування і руйнування односпрямованих вуглепластиків та ламінантів на їх основі з різними схемами армування. Розробити методику та апаратуру для дослідження ефективних коефіцієнтів лінійного температурного розширення ?1 і ?2 односпрямованого композита та ламінантів з різними схемами армування в діапазоні температур ?Т=77…293 К. Предмет дослідження - термомеханічні характеристики і граничний стан односпрямованих вуглепластиків та ламінантів, виготовлених на їх основі, з різними схемами армування при температурах Т=293 і 77 К; узагальнені моделі прогнозування термомеханічних параметрів та несівної здатності шаруватих композитів; критерії міцності ортотропних матеріалів, що знаходяться в умовах плоского напруженого стану.Перший розділ присвячений огляду проблем, повязаних із дослідженням механічної поведінки та міцності шаруватих композиційних матеріалів, в тому числі, епоксидних вуглепластиків, що знаходяться під дією статичного навантаження. Роботи згаданих авторів створили наукові основи методів розрахунків напружено-деформованого стану та міцності композиційних матеріалів, сприяли більш глибокому розумінню реальних процесів, що відбуваються при їх деформуванні, виявили і пояснили цілий ряд нових якісних ефектів. Підхід, що дозволяє встановити початок руйнування композитів, відомий в літературі як руйнування першого шару. Аналіз літературних даних по механічній поведінці шаруватих вуглепластиків при кріогенних температурах дозволяє зробити висновок, що навіть при відсутності силового впливу у матриці окремих шарів виникають серії тріщин, тобто матеріал деградує під впливом температури. Із експериментів на одновісний розтяг визначали наступні ефективні механічні характеристики: поздовжній модуль Юнга, коефіцієнт Пуассона, діаграму деформування та граничні напруження і деформацію.Показано, що при розрахунках деформування і міцності шаруватих вуглепластиків за кріогенних температур необхідно враховувати термічні напруження та температурні залежності термомеханічних характеристик матеріалу. Здобувачем виготовлено кріостати, проведено експериментальні дослідження на розтяг, стиск, згин та антиплоский згин зразків з склопластиків та вуглепластиків при статичному навантаженні за температур 293 і 77К, виконано обробку та аналіз результатів експериментів, проведені розрахунки ефективних модулів пружності та коефіцієнтів Пуассона шаруватих композитів. Здобувачем зроблено частину огляду літератури, виконано аналіз мікромеханічних методик прогнозування жорсткості односпрямованих композитів, проведено розрахунки НДС в шарах вуглепластика, побудовано перерізи поверхонь граничних напружень вуглепластика при плоскому напруженому стані за підходом "руйнування першого шару". Здобувачем експериментально визначено всі ефективні характеристики жорсткості склопластиків і вуглепластиків та їх міцності при розтязі, стиску і згині за температур 77 і 293К, написано програму для розрахунку ефективних жорсткостей, НДС і визначення початку локальних руйнувань у вуглепластиках. Оценка прочности слоистых эпоксикарбоволокнитов, армированных однонаправленными волокнами / Николай Кириллович Кучер, Максим Николаевич Заразовский // Проблемы прочности.
План
Основний зміст роботи
Вывод
В результаті теоретичних і експериментальних досліджень розвязана наукова задача прогнозування несівної здатності шаруватих композитів за кімнатної та кріогенних температур.
1. Розроблено методику прогнозування деформування і руйнування шаруватих композиційних матеріалів за умов плоского напруженого стану у широкому діапазоні температур.
2. Визначені закономірності температурних залежностей ефективних пружних характеристик, коефіцієнтів лінійного теплового розширення і характеристик міцності односпрямованих вуглепластиків і шаруватих вуглепластиків з різними схемами армування.
3. Показано, що при розрахунках деформування і міцності шаруватих вуглепластиків за кріогенних температур необхідно враховувати термічні напруження та температурні залежності термомеханічних характеристик матеріалу.
4. Розроблена нова методика для визначення коефіцієнта лінійного теплового розширення твердого тіла в інтервалі температур ?Т=77…293 К.
ПЕРЕЛІК НАУКОВИХ ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Деформирование слоистых стеклопластиков, армированных тканью сатинового переплетения, при комнатной и низких температурах / Н.К. Кучер, А.З. Двейрин, М.П. Земцов, М.Н. Заразовский // Механика композитных материалов. - 2004. - Т. 40, № 3. - С. 341-354.
Здобувачем проведено розрахунки ефективних констант жорсткості шаруватого склопластика.
2. Кучер Н.К. Деформирование слоистых эпоксидных композитов, армированных высокопрочными волокнами / Н.К. Кучер, М.Н. Заразовский, М.П. Земцов // Проблемы прочности. - 2006. - Т. 38, № 1. - С. 41-54.
Здобувачем виготовлено кріостати, проведено експериментальні дослідження на розтяг, стиск, згин та антиплоский згин зразків з склопластиків та вуглепластиків при статичному навантаженні за температур 293 і 77К, виконано обробку та аналіз результатів експериментів, проведені розрахунки ефективних модулів пружності та коефіцієнтів Пуассона шаруватих композитів.
Здобувачем зроблено частину огляду літератури, виконано аналіз мікромеханічних методик прогнозування жорсткості односпрямованих композитів, проведено розрахунки НДС в шарах вуглепластика, побудовано перерізи поверхонь граничних напружень вуглепластика при плоскому напруженому стані за підходом "руйнування першого шару".
4. Кучер Н.К. Сопротивление деформированию полимерных композитов, армированных однонаправленными волокнами или тканями / Н.К. Кучер, М.П. Земцов, М.Н. Заразовский // Надежность и долговіеность машин и сооружений. - 2006. - Вып. 26. - С. 241-249.
Здобувачем експериментально визначено всі ефективні характеристики жорсткості склопластиків і вуглепластиків та їх міцності при розтязі, стиску і згині за температур 77 і 293К, написано програму для розрахунку ефективних жорсткостей, НДС і визначення початку локальних руйнувань у вуглепластиках.
5. Кучер Н.К. Оценка прочности слоистых эпоксикарбоволокнитов, армированных однонаправленными волокнами / Николай Кириллович Кучер, Максим Николаевич Заразовский // Проблемы прочности. - 2006. - Т. 38, № 6. - С. 95-112.
Здобувачем виконано аналіз мікромеханічних методик прогнозування міцності односпрямованих вуглепластиків, здійснено розрахунок НДС в шарах вуглепластиків, побудовані розрахункові граничні криві "руйнування першого шару".
6. Кучер Н.К. Прогнозирование несущей способности слоистых армированных композитов криогенного и аэрокосмического назначения / Николай Кириллович Кучер, Максим Николаевич Заразовский // Проблемы прочности. - 2008. - Т. 40, № 2. - С. 11-25.
Здобувачем зроблений огляд літератури, виконаний порівняльний аналіз теорій розрахунку НДС в композитах, визначені термічні напруження в вуглепластику при температурі 77К та виконано розрахунок його міцності.
7. Кучер Н.К. Деформирование и прочность слоистых полимерных углепластиков / Н.К. Кучер, М.П. Земцов, М.Н. Заразовский // Вестник НТУУ "КПИ" Машиностроение. - 2008. - Вып. 52. - С. 127-135.
Здобувачем виконано експериментальні дослідження зразків з односпрямованих вуглепластиків та ламінантів з різними схемами армування на їх основі при розтягу, стиску, згині і антиплоскому згині у відповідних осях ортотропії за температур 293 і 77К, проведено дилатометричні дослідження односпрямованого вуглепластика в діапазоні температур 77…293К, визначені закономірності деформування і руйнування односпрямованого вуглепластика при 293 і 77К.
8. Патент на корисну модель № 34519 Україна, МПК (2006) G01N 3/18. Спосіб визначення температурного коефіцієнта лінійного теплового розширення твердого матеріалу при низьких температурах / Заразовський М.М., Новогрудський Л.С., Земцов М.П.; заявник і власник Інститут проблем міцності ім. Г.С.Писаренка НАН України. - № u 2008 04115; заявл. 01.04.2008; опубл. 11.08.2008, Бюл. № 15. - 4 с.
Здобувачу належить ідея методу, фізичне обґрунтування і математичне формулювання, здійснено відпрацювання методики на міді М1, титановому сплаві ВТ1-0 та односпрямованому вуглепластику.
9. Room- and low- temperature deformation of multilayered plastics reinforced with satin woven grass fabrics / N.K. Kucher, A.Z. Dveyrin, M.N. Zarazovskii, M.P. Zemtsov // Book of abstracts of the Thirteenth international conference "Mechanics of Composite Materials". - Riga, Latvia, 16-20 of May 2004. - Riga, 2004. - P. 94.
Здобувачем виконано експериментальні дослідження на розтяг, стиск, згин та антиплоский згин зразків із склопластиків та вуглепластиків при статичному навантаженні за температур 293 і 77К, проведено обробку експериментальних даних.
10. Кучер Н.К. Деформирование и прочность многослойных полимерных композитов, армированных прямыми волокнами или тканями / Н.К. Кучер, М.П. Земцов, М.Н. Заразовский // Тезисы докладов международной научно-технической конференции "Динамика, прочность и ресурс машин и конструкций". - Киев, Украина, 1-4 ноября 2005. - Киев, 2005. - Том. 1. - С. 177-178.
Здобувачем визначено вплив пониження температури до 77К на закономірності деформування епоксидних скло- і вуглепластиків при статичному навантаженні, здійснено аналіз можливості прогнозування жорсткості шаруватих композитів.
11. Kucher N.K. Deformation and strength of laminated carbon-fiber composites / N.K. Kucher, M.P. Zemtsov, M.N. Zarazovskii // Book of abstracts of the Fourteenth international conference "Mechanics of Composite Materials". - Riga, Latvia, May 29 - June 2 2006. - Riga, 2006. - P. 101.
Здобувачем з експериментів на розтяг, стиск, згин і антиплоский згин над зразками з епоксидних вуглепластиків за температур 293 і 77К визначені всі відповідні константи пружності для обємного напруженого стану, міцністні характеристики для плоского напруженого стану та міжшарові міцності.
12. Заразовский М.Н. Деформирование и прочность слоистых полимерных углепластиков при статическом термомеханическом нагружении / М.Н. Заразовский // Матеріали IV Всеукраїнської науково-технічної конференції молодих учених та спеціалістів "Зварювання та суміжні технології". - Ворзель, Україна, 23-25 травня 2007. - Київ, 2007. - C. 133-134.
13. Заразовский М.Н. Влияние термических напряжений на прочность полимерных волокнистых углепластиков / М.Н. Заразовский // Сборник тезисов 2-й Международной молодежной научно-технической конференции "Молодежь в авиации: новые решения и передовые технологии". - Алушта, АР Крым, 12-16 мая 2008. - Запорожье, 2008. - С. 128-129.
14. Заразовский М.Н. Деформирование и прочность углепластиков при температурах 293 и 77 К / М.Н. Заразовский // Тезисы докладов "VII конференция молодых ученых и специалистов". - Санкт-Петербург, Россия, 26-27 июня 2008. - Санкт-Петербург, 2008. - С. 46.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
