Реферат 3
Введение 4
1. Назначение и свойства композиционных материалов 6
1.1 Виды и типы композиционных материалов 6
1.2 Модели композиционных материалов 9
1.3 Вязкоупругое и линейное поведение композиционных
материалов 10
1.4 Анизотропия стеклопластиков, армированных волокнами 12
1.5 Дефекты в армированных пластиках и конструкциях из них 15
1.6 Разрушение и усталость композиционных материалов 18
2. Напряженно-деформированное состояние и разрушение
армированных пластиков с концентраторами 22
2.1 Методики экспериментального и расчетного определения
характеристик трещиностойкости 22
2.2 Определение характеристик упругости, прочности и
трещиностойкости 30
2.3 Диаграмма разрушения 34
2.4 Трещиностойкость при растяжении 37
2.5 Трещиностойкость при сдвиге 39
2.6 Траектория трещины 42
3. Анализ разрушения стеклопластиков с учётом дефектности и
концентраторов напряжений 43
3.1 Разрушение пластин из стеклопластика СВАМ - ЭР 43
3.2 Определение характеристик трещиностойкости в зависимости от
степени анизотропии материала и его структуры 52
4. Моделирование и экспериментальная проверка прочности при
кратковременном нагружении и долговечности при малоцикловом
нагружении пластин с концентраторами напряжений 55
4.1 Напряжённое состояние пластин, имеющих отверстия и трещины
при кратковременном нагружении 55
4.2 Предельное состояние при кратковременном нагружении пластин,
содержащих отверстия с трещинами 58
4.3 Долговечность при малоцикловом нагружении пластин,
содержащих отверстия с трещинами 62
5. Нахождение видимых площадей поперечных трещин 67
Заключение 71
Список литературы
Армированные пластики, как вид конструкционных материалов, в последние 50 лет получили широкое распространение. Преимущества, отличающие их то металлов: возможность управления прочностью и жёсткостью, отличные теплоизоляционные свойства и многое другое - выдвигают армированные пластики качественно и количественно на новый уровень. Широкое применение полимерные композитные материалы получили в топливной, теплоэнергетической, химической промышленности, в машиностроении, авиа- и ракетостроении. Многие типы сосудов высокого давления, трубопроводов, элементов летательных аппаратов и самолётов, корпусов катеров, автомашин, бытовых и других приборов и оборудования
изготавливается из армированных пластиков.
Наряду со многими положительными факторами этим материалам присущи некоторые недостатки. Одним из них является дефектность материалов, возникающая в процессе изготовления или эксплуатации. Анализ поломок конструкций из армированных пластиков выявил, что большая часть разрушений происходит из-за каких-либо дефектов. Если элементы с поверхностными дефектами часто отбраковываются, то в изделиях сложной формы возможно возникновение многих дефектов, которые не могут быть обнаружены методами дефектоскопии. Наиболее опасными дефектами являются трещины, которые возникают вблизи либо технологических несовершенств (полостей, наплывов, неоднородностей, складок и т.д.), либо в области концентраторов напряжений (отверстий, выточек, лючков и т.п.).
Анализ разрушения и распространения трещин делается в рамках механики разрушения. Основной задачей является описание напряжённо - деформированного состояния и процесса разрушения вблизи дефектов, а также прогнозирование работоспособности элементов конструкций с дефектами. Определение напряжённого состояния материалов вблизи концентраторов с дефектами традиционными методами довольно сложно, поэтому используют специальные характеристики. Для описания предельного состояния используют характеристики трещиностойкости.
Теоретических разработок исчерпывающе описывающих напряжённо-деформированное и предельное состояния элементов из армированных пластиков, имеющих трещины в зоне концентрации, в литературе нет. Поэтому сущностью данной работы является разработка в теоретико¬экспериментальном плане метода определения напряжённо - деформированного и предельного состояний элементов из армированных
трещины в эоне кпиттеитряттии в условиях
зческого нагружения.
Актуальность работы определяется необходимостью совместного анализа напряжённо-деформированного состояния и характеристик трещиностойкости с исследованием их влияния на предельное состояние элементов конструкций из армированных пластиков, имеющих концентраторы напряжений с трещинами при малоцикловом нагружении.
Достоверность результатов исследования характеристик
трещиностойкости, напряжённого и предельного состояния достигается с использованием испытательного и регистрирующего оборудования, позволяющего с достаточной точностью осуществить измерение требуемых параметров в процессе испытаний.
Полученный эффект достигается усовершенствованием методов расчёта армированных пластиков на основе положений теории упругости анизотропного тела и механики разрушения. Характеристики
трещиностойкости, определены для различных материалов совместно с разработанными теоретическими зависимостями, позволяют определить напряжённое и предельное состояние в элементах с трещинами в зоне концентрации.
В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. разработаны методы определения напряженного и предельного состояний ортотропной пластины имеющей эллиптическое отверстие с трещинами различной длины, расчетные зависимости удовлетворительно описывают экспериментальные данные;
2. установлено, что на характеристики трещиностойкости
армированных пластиков достаточно сильное влияние оказывает анизотропия материала и его структура;
3. получена расчетная зависимость предельного состояния пластины, подверженной растяжению, из армированного пластика с концентраторами напряжений и трещинами, и их сочетанием;
4. предложена феноменологическая модель роста трещин и расслоения на единицу длины в области концентрации с трещинами по циклам, в зависимости от вида концентратора;
5. в ходе работы выявленно влияние размеров и количественных характеристик растрескивания на критические напряжения, возникающие в зонах разрушения;
6. рассчитанны видимые площади поперечных трещин для композиционной пластинки СВАМ - ЭР (1:1).
