РАСЧЕТНАЯ ОЦЕНКА КИНЕТИКИ РАЗУПРОЧНЕНИЯ СЛОИСТЫХ КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ СТОХАСТИЧЕСКОГО МИКРО-МЕЗО-МОДЕЛИРОВАНИЯ
Аннотация
Композитные материалы широко применяются в современной промышленности(авиа-
и автомобилестроение, строительство и др.). Следует отметить, что современные высоко-прочные и легкие композитные материалы(стекло-, угле- или органопластики) существенно дороже стали и алюминиевых сплавов, проявляют свойства упругой и прочностной анизотропии, имеют нелинейность деформирования и сравнительно малые(по сравнению с металлами) деформации разрушения. Наиболее важной задачей при проектировании конструкций из композитных материалов представляется минимизация ее массы без потери прочностных свойств.
В первой части работы был разработан программный комплекс на языке С# для создания конечно-элементных моделей однонаправленного волокнистого композитного мате-риала со случайно расположенными прямолинейными волокнами. Программный комплекс позволяет построить композитный материал с укладкой[0/90/0], задавая входные пара-метры: размеры слоев и волокон в90 слое. Программный комплекс выдает текстовый файл с расширением*.lgw, который в дальнейшем используется в численных расчетах.
Во второй части работы представлены методика моделирования однонаправленного волокнистого композитного материала со случайно расположенными прямолинейными волокнами на микро- и мезоуровне. Задачи разного уровня рассматривали на примере за-дачи растяжения композитной панели. Механические характеристики в мезомодели под-бирались на основании данных из модели микроуровня. В мезомодели постепенное раз-рушение серединного слоя(90 слой) задавали с помощью критерияStochastic Failure (случайный разброс прочностных свойств по Мотту). Расчетные кривые деформирования, полученные в микро- и мезомоделях, хорошо коррелируют друг с другом.
Ключевые слова
Полный текст:
PDFЛитература
Kaddour A.S., Hinton M.J., Smith P.A., Li S. The Background to the Third World-Wide Failure Exercise. Journal of Composite Materials, 2013, vol. 47, no. 20–21, pp. 2417–2426.
Pinho S.T., Vyas G.M., Robinson P. Response and Damage Propagation of Polymer-Matrix Fibre-Reinforced Composites: Predictions for WWFE-III (Part A). Journal of Composite Materials, 2013, vol. 47, no. 20–21, pp. 2595–2612.
Kashtalyan M., Soutis C. Predicting Residual Stiffness of Cracked Composite Laminates Subjected to Multi-Axial Inplane Loading. Journal of Composite Materials, 2013, vol. 47, no. 20–21, pp. 2513–2524.
Forghani A., Zobeiry N., Poursartip A., et al. A Structural Modelling Framework for Prediction of Damage Development and Failure of Composite Laminates. Journal of Composite Materials, 2013,
vol. 47, no. 20–21, pp. 2553–2573.
Laurin F., Carrere N., Huchette C., et al. A Multiscale Hybrid Damage and Failure Approach for Strength Predictions of Composite Structures. Journal of Composite Materials, 2013, vol. 47, iss. 20–21, pp. 2713–2747.
Daghia F., Ladev‘eze P. Identification and Validation of an Enhanced Mesomodel for Laminated Composites within the WWFE-III. Journal of Composite Materials, 2013, vol. 47, no. 20–21, pp. 2675–2693.
Flatscher Th., Schuecker C., Pettermann H.E. A Constitutive Ply Model Predicting Stiffness Degradation as Well as Inelastic Strain Accumulation and Its Application to WWFE-III (Part A). Journal
of Composite Materials, 2013, vol. 47, no. 20–21, pp. 2575–2593.
Sapozhnikov S.B., Cheremnykh S.I. The Strength of FRP under a Complex Loading. Journal of Composite Materials, 2013, vol. 47, no. 20–21, pp. 2525–2552.
Pinho S.T., Vyas G.M., Robinson P. Response and Damage Propagation of Polymer-Matrix Fibre-Reinforced Composites: Predictions for WWFE-III (Part A). Journal of Composite Materials, 2013, vol. 47, no. 20–21, pp. 2595–2612.
Kaddour A.S., Hinton M.J., Smith P.A., Li S. A Comparison between the Predictive Capability of Matrix Cracking, Damage and Failure Criteria for Fibre Reinforced Composite Laminates: Part A of the Third World-Wide Failure Exercise. Journal of Composite Materials, 2013, vol. 47, iss. 20–21,
pp. 2749–2779.
Berryman J.G. Random Close Packing of Hard Spheres and Disks. Physical Review A, 1983, vol. 27, no. 2, pp. 1053–1061
Clarke A.S., Wiley J.D. Numerical Simulation of the Dense Random Packing of a Binary Mixture of Hard Spheres: Amorphous Metals. Physical Review B, 1987, vol. 35, no. 14, pp. 7350–7357.
He D., Ekere N.N., Cai L. Computer Simulation of Random Packing of Unequal Particles. Physical Review E, 1999, vol. 60, no. 6, pp. 7098–7104.
Sanei S.H.R., Barsotti E.J., Leonhardt D., Fertig R.S. Characterization, Synthetic Generation, and Statistical Equivalence ofComposite Microstructures. Journal of Composite Materials, 2017, vol. 51, no. 13, pp. 1817–1829.
Wang W., Dai Y., Zhang C., Gao X., Zhao M. Micromechanical Modeling of Fiber-Reinforced Composites with Statistically Equivalent Random Fiber Distribution. Materials, 2016, vol. 9, no. 8, article number 624.
Аношкин А.Н. Микромеханический анализ неупругого деформирования однонаправлен-ных волокнистых композитов при многоосном нагружении и сдвиге. Механика композит. мате-риалов. 2003 Т. 39, №5. С. 575–586. [Anoshkin A.N. Micromechanical Analysis of Inelastic Deformation of Unidirectional Fibrous Composites under Multiaxial and Shear Loading. Mechanics of Composite Materials, 2003, vol. 39. no. 5, pp. 377–386.]
Yu H., Longana M.L., Jalalvand M., Wisnom M.R., Potter K.D. Pseudo-Ductility in Intermingled Carbon/Glass Hybrid Composites withHighly Aligned Discontinuous Fibres. Composites: Part A, 2015, vol. 73, pp. 35–44.
Костенецкий П.С., Сафонов А.Ю. Суперкомпьютерный комплекс ЮУрГУ. Параллель-ные вычислительные технологии(ПаВТ’2016): сб. ст. 10-й Междунар. науч. конф. (28 марта– 1 апреля2016 г.). Архангельск, 2016. С. 561–573. [Kostenetskiy P.S., Safonov A.Y. SUSU Supercomputer Resources. Proceedings of the 10th AnnualInternational Scientific Conference on Parallel Computing Technologies (PCT 2016). vol. 1576, Arkhangelsk, CEUR Workshop Proceedings, 2016, pp. 561–573.]
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.