V. V. Struzhanov
ON THE RATIONAL CHOICE OF THE PROPERTIES OF STRUCTURAL ELEMENTS CONSTITUTING UNIDIRECTIONAL COMPOSITIONS
DOI: 10.17804/2410-9908.2021.3.045-054 A technique is proposed that makes it possible to implement a rational choice of fibers constituting a unidirectional tensile composite. The choice is made in such a way as to avoid catastrophic failure. The tensile properties of the fibers are characterized by complete deformation diagrams with falling branches. It is shown that the fibers must have different properties since it is impossible to avoid a catastrophe (dynamic fracture of the composite) if the properties are identical.
Acknowledgement: The work was performed according to the state assignment on theme No. AAAA-A18-118020790145-0. Keywords: unidirectional composite, tension, rational choice, complete deformation diagram, fracture References:
- Bataev A.A., Bataev V.A. Kompozitsionnye materialy: stroenie, poluchenie, primenenie [Composite Materials : Structure, Production, application: Textbook]. Novosibirsk, Izd-vo NGTU Publ., 2002, 384 p. (In Russian).
- Mikhailin Yu.A. Konstruktsionnye polimernye kompozitsionnye materialy [Structural Polymer Composite Materials]. SPb, Nauchnye Osnovy i Tekhnologii Publ., 2010, 822 p. (In Russian).
- Matthews F., Rawlings R. Kompozitsionnye materialy i konstruktsii, Engl. transl. [Composite materials. Engineering and science, Cambridge, CRC Press, Woodhead Publishing, 1999, 480 p.]. Moscow, Technosphera Publ., 2004, 407p. (In Russian).
- Warden K. Novye intellektualnue materialy i konstrukts [New Intellectual Materials and Designs]. Moscow, Technosphere Publ., 2006, 223 p. (In Russian).
- Pobedrya B.Ye. Mechanics of composite materials [Mekhanika kompozitsionnykh materialov]. MGU Publ., 1984, 336 p. (In Russian).
- Garishin, O.K. and Lebedev, S.N., Investigation of structure stresses in dispersion-filled elastomeric nanocomposite, Mekh. Kompoz. Mater. Konstr., 2006, vol. 12, No. 3, pp. 289.
- Zhigun V.I., Plume E.Z. Evaluation of carrying capacity of carbon-carbon composites in plane stress state. Mekhanika kompozitsionnykh materialov i konstruktsiy, 2017, vol. 23, No. 1, pp. 25–40.
- Khaliulin V.I., Shapaev I.I. Technology of Composite Parts Production. Kazan, KGTU Publ., 2003, 368p. (In Russian).
- Perepelkin K.E. Armiruyushchie volokna i voloknistye polimernye kompozity [Reinforcing fibers and fibrous polymer composites]. Moscow, NOT Publ., 2009, 658 p. (In Russian).
- Sedov L.I. Mekhanika sploshnoy sredy [Continuum mechanics, vol. 1]. M, Nauka Publ., 1970, 492p.
- Poston T. and Stewart I. Teoriya katastrof i ee prilozheniya [Catastrophe Theory and Its Application, London, Pitman, 1978]. Moscow, Mir Publ., 1980. (In Russian).
- Vildeman V.E., Chausov N.G. Conditions of strain softening upon stretching of the specimen of special configuration. Zavodskaya Laboratoriya. Diagnostika Materialov, 2007, vol. 73, No. 10, pp. 55–59. (In Russian).
- Wildemann V.E., Tretyakov M.P. Tests of Materials with Construction of Complete Deformations Curves. Probl. Mashinostr. Nadezhn. Mashin, 2013, No. 2, pp. 93–98. (In Russian).
- Struzhanov V.V., Korkin A.V., Chaikin A.E. One approach to determination of the ultimate load-bearing capacity of mechanical systems with softening elements. Vestn. Samar. Gos. Tekhn. Univ., Ser. Fiz.-Mat. Nauki [J. Samara State Tech. Univ., Ser. Phys. Math. Sci.]. 2018, vol. 22, No. 4, pp. 762–773. DOI: 10.14498/vsgtu1624. (In Russian).
- Struzhanov V.V., Mironov V.I. Deformatsionnoe razuprochnenie materiala v elementakh konstruktsiy [Deformational softening of material in structural elements]. Yekaterinburg, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences Publ., 1995, 190 p. (In Russian).
- Struzhanov V.V., Korkin A.V. Regarding stretching process stability of one bar system with softening elements. Vestnik Uralskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putey Soobshcheniya, 2016, 3 (31), pp. 4–17. DOI: 10.20291/2079-0392-2016-3-4-17. (In Russian).
- Pars L. Analytical Dynamics, Engl. transl., Moscow, Mir Publ., 1989, 655 p.
- Horn R., Johnson C. Matrix analysis, Engl. transl., Moscow, Mir Publ., 1989, 655 p.
В. В. Стружанов
О РАЦИОНАЛЬНОМ ВЫБОРЕ СВОЙСТВ СТРУКТУРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, СОСТАВЛЯЮЩИХ ОДНОНАПРАВЛЕННЫЕ КОМПОЗИЦИИ
Предложена методика, позволяющая реализовать рациональный выбор волокон, составляющих однонаправленный композит, работающий на растяжение. Выбор осуществляется таким образом, чтобы избежать катастрофического разрушения. Свойства волокон при растяжении характеризуются полными диаграммами деформирования с падающими ветвями. Показано, что волокна должны иметь разные свойства, так как при их совпадающих свойствах катастрофы (динамического разрушения композита) не возможно избежать.
Благодарность: Работа выполнена в соответствие с государственным заданием по теме № АААА-А18-118020790145-0. Ключевые слова: однонаправленный композит, растяжение, рациональный выбор, полная диаграмма деформирования, разрушение Библиография:
- Батаев А. А., Батаев В. А. Композиционные материалы: строение, получение, применение. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2002. – 384 с.
- Михайлин Ю. А. Конструкционные полимерные композитные материалы. – М. : Изд-во Научные основы и технологии, 2008. – 822 с.
- Мэттьюз Ф., Ролингс Р. Композиционные материалы и конструкции. – Механика и технологии. – М. : Техносфера, 2004. – 407 с.
- Уорден К. Новые интеллектуальные материалы и конструкции. – М. : Техносфера, 2006. – 223 с.
- Победря Б. Е. Механика композиционных материалов. – М. : Изд-во МГТУ, 1984. – 336 с.
- Гаришин О. К., Лебедев С. Н. Исследование структурных напряжений в дисперсно наполненных эластомерных нанокомпозитах // Механика композиционных материалов. – 2006. – № 3. – С. 289–299.
- Жигун В. И., Плуме Э. З. Оценка несущей способности углерод-углеродных композитов при плоском напряженном состоянии // Механика композиционных материалов. – 2017. – Т. 23, № 1. – С. 25–40
- Халиулин В. И., Шапаев И. И. Технология производства композитных изделий : учебное пособие. –Казань : Изд-во КГТУ, 2003. – 368 с.
- Перепелкин К. Е. Армирующие волокна и волокнистые полимерные композиты. – М. : Изд-во Научные основы и технологии, 2009. – 658 с.
- Седов Л. И. Механика сплошной среды. Т.1. – М. : Наука, 1970. – 492 с.
- Постон Т. Стюарт И. Теория катастроф и ее приложения. – М. : Мир, 1980. – 608 с.
- Вильдеман В. Э., Чаусов Н. Г. Условия деформационного разупрочнения материала при растяжении образца специальной конфигурации // Заводская лаборатория: Диагностика материалов., 2007. – Т. 73, № 10. – С. 55–59.
- Вильдеман В. Э., Третьяков М. П. Испытания материалов с построением полных диаграмм деформирования // Проблемы машиностроения и надежности машин. – 2013. – № 2. – С. 93–98.
- Стружанов В. В., Коркин А. В., Чайкин А. Е. Об одном подходе к определению предельной несущей способности механических систем с разупрочняющимися элементами // Вестн. Сам. Гос. тех. ун-та сер. Физ.-мат науки. – 2018. – Т. 22, № 4. – С. 762–773.
- Стружанов В. В., Миронов В. И. Деформационное разупрочнение материала в элементах конструкций. – Екатеринбург : Изд-во УрО РАН, 1995. – 190 с.
- Стружанов В. В., Коркин А. В. Об устойчивости процесса растяжения одной стержневой системы с разупрочняющимися элементами // Вестник Уральского гос. ун-та путей сообщения. – 2016. – № 3. – С. 4–17.
- 17. Парс Л. Аналитическая динамика / пер.с англ. – М. : Мир, 1989. – 655 с.
- Хорн Р., Джонсон Ч. Матричный анализ / пер. с англ. – М. : Мир, 1989. – 655 с.
Библиографическая ссылка на статью
Struzhanov V. V. On the Rational Choice of the Properties of Structural Elements Constituting Unidirectional Compositions // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. -
2021. - Iss. 3. - P. 45-54. - DOI: 10.17804/2410-9908.2021.3.045-054. -
URL: http://dream-journal.org/issues/2021-3/2021-3_324.html (accessed: 26.12.2024).
|
