On One Model of Deformation in Laminated Composites

V. V. Struzhanov

doi:10.17804/2410-9908.2022.1.016-024

V. V. Struzhanov

ON ONE MODEL OF DEFORMATION IN LAMINATED COMPOSITES

DOI: 10.17804/2410-9908.2022.1.016-024

A technique is proposed that makes it possible to predict delamination in laminated composites. The technique is based on taking into consideration binder softening both under uniaxial transverse tension and in a plane stress state formed during longitudinal and transverse tension. The stratification moment is determined by the methods of the mathematical catastrophe theory.

Acknowledgement: The work was performed according to the state assignment, theme No. AAAA-A18-118020790145-0.

Keywords: unidirectional laminated composite, full binder deformation diagram, delamination, catastrophe

References:

Bataev A.A., Bataev V.A. Kompozitsionnye materialy: stroenie, poluchenie, primenenie [Composite materials: structure, production, application]. Novosibirsk, Izd-vo NGTU, 2002, 384 p.
Mikhailin Yu.A. Konstruktsionnye polimernye kompozitsionnye materialy [Structural polymer composite materials]. Moscow, Izd-vo Nauchnye osnovy i tekhnologii, 2008, 822 p.
Matthews F., Rawlings R. Kompozitsionnye materialy i konstruktsii: Mekhanika i tekhnologii [Composite materials and structures. Mechanics and technologies]. Moscow, Tekhnosphera, 2004, 407 p.
Warden K. Novye intelektualnye materialy i konstruktsii [New intellectual materials and structures, Rus. transl.]. Moscow, Tekhnosphera, 2006, 223 p.
Vorontsov A.N., Murzakhanov G.Kh. & Shchugorev V.N. Delamination failure of composite structures. Mechanics of Composite Materials, 1990, vol. 25, pp. 723–737. DOI: 10.1007/BF00613361.
Chernyakov S.A., Skvortsov Yu.V. Analysis of delamination propagation in composite structures. Bulletin of SamGAU, 2014, No. 4 (56), pp. 249–255.
Sun C.T/, Jih C.J. On strain cnergy relcase rates for interfiacial cracks in bie-material media. Engineering Fracture Mechanics, 1987, vol. 28, No. 1, pp. 13–20. DOI: 10.1016/0013-7944(87)90115-9.
Glagolev V.V., Markin A.A., Fursaev A.A. Modelling the formation of new material surfaces during adhesive delamination of a composite. PNRPU Mechanics Bulletin, 2018, No. 1, pp. 100–109. DOI: 10.15593/perm.mech/2018.1.09. (In Russian).
Astapov N.S., Kornev V.M., Kurguzov V.D. Separation model multimodulus bimaterial with crack. Physical Mesomechanics, 2016, vol. 19, no. 4, pp. 49–57. (In Russian).
Smirnov S.V., Veretennikova I.A., Vichuzhanin D.I. Modeling of delamination in multilayer metals produced by explosive welding under plastic deformation. Computational Continuum Mechanics, 2014, vol. 7, no. 4, pp. 398–411. DOI: 10.7242/1999-6691/2014.7.4.38. (In Russian).
Brewer J.C., Lagacé P. Quadratic stress for initation of delamination. Journal of Composite Materials, 1988, vol. 22, pp. 1141–1155. DOI: 10.1177/002199838802201205.
Zhang Y.W., Zeng K.Y., Thampurun R. Interface delamination generated by indentation in thin film systems – a computational mechanics study. Materials Science and Engineering: A, 2001, vols. 319–321, pp. 893–897. DOI: 10.1016/S0921-5093(01)01026-7.
Poston T., Stewart I. Teoriya katastrof i ee primeneniya [Catastrophe theory and its applications]. Moscow, Mir Publ., 1980, 608 p.
Gilmore R. Prikladnaya teoriya katastrof [Applied Theory of Catastrophe, book 1]. Moscow, Mir Publ., 1984, 350 p.
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).
Wildemann V.E., Tretyakov M.P. Material testing by plotting total deformation curves. Testing of materials with the construction of complete deformation diagrams. Journal of Machinery Manufacture and Reliability, 2013, vol. 42, pp. 166–170. DOI: 10.3103/S1052618813010159.
Sedov L.I. Mekhanika sploshnoy sredy [Continuum Mechanics, vol. 1]. Moscow, Nauka Publ., 1970, 492 p.
Pers L. Analiticheskaya dinamika [Analytical Dynamics]. Moscow, Nauka Publ., 1971, 636 p.
Wildemann V.E., Tretyakov M.P. Material testing by plotting total deformation curves. Testing of materials with the construction of complete deformation diagrams. Journal of Machinery Manufacture and Reliability, 2013, vol. 42, pp. 166–170. DOI: 10.3103/S1052618813010159.

В. В. Стружанов

ОБ ОДНОЙ МОДЕЛИ РАССЛОЕНИЯ В СЛОИСТЫХ КОМПОЗИТАХ

Предложена методика, позволяющая прогнозировать расслоение в слоистых композитах. Методика основана на включении в рассмотрение процесса разупрочнения связующего как при одноосном поперечном растяжении, так и при плоском напряженном состоянии, образующемся при продольном и поперечном растяжении. Момент расслоения определяется методами математической теории катастроф.

Благодарность: Работа выполнена в соответствии с государственным заданием по теме № АААА-А18-118020790145-0.

Ключевые слова: однонаправленный слоистый композит, полная диаграмма деформирования связующего, расслоение, катастрофа

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.
Vorontsov A. N., Murzakhanov G. Kh. & Shchugorev V. N. Delamination failure of composite structures // Mechanics of Composite Materials. – 1990. – Vol. 25. – P. 723–737. – DOI: 10.1007/BF00613361.
Черняков С. А., Скворцов Ю. В. Анализ роста расслоений в композитных конструкциях // Вестник СамГАУ. – 2014. – № 4 (56). – С. 249–255.
Sun C.T., Jih C.J. On strain cnergy relcase rates for interfiacial cracks in bie-material media // Engineering Fracture Mechanics. – 1987. – Vol. 28 (1). – P. 13–20. – DOI: 10.1016/0013-7944(87)90115-9.
Глаголев В. В., Маркин А. А., Фурсаев А. А. Моделирование образования новых материальных поверхностей в процессах адгезионного расслоения композита // Вестник ПНИПУ. Механика. – 2018. – № 1. – С. 100–109. – DOI: 10.15593/perm.mech/2018.1.09.
Астапов Н. С., Корнев В. М., Кургузов В. Д. Модель расслоения разномодульного биматериала с трещиной // Физическая мезомеханика. – 2016. – Т. 19, № 4. – С. 49–57.
Smirnov S. V., Veretennikova I. A., Vichuzhanin D. I. Modeling of delamination in multilayer metals produced by explosive welding under plastic deformation // Computational Continuum Mechanics. – 2014. – Vol. 7, No. 4. – P. 398–411. – DOI: 10.7242/1999-6691/2014.7.4.38. (In Russian).
Brewer J. C., Lagacé P. Quadratic stress for initation of delamination // Journal of Composite Materials. – 1988. – Vol. 22. – P. 1141–1155. – DOI:10.1177/002199838802201205.
Zhang Y. W., Zeng K. Y., Thampurun R. Interface delamination generated by indentation in thin film systems – a computational mechanics study // Materials Science and Engineering: A. – 2001. – Vols. 319–321. – P. 893–897. – DOI: 10.1016/S0921-5093(01)01026-7.
Постон Т., Стюарт И. Теория катастроф и ее приложения. – М. : Мир, 1980. – 608 с.
Гилмор Р. Прикладная теория катастроф. Кн. 1 – М. : Мир, 1984. – 350 с.
Стружанов В. В., Миронов В. И. Деформационное разупрочнение материала в элементах конструкций. – Екатеринбург : УрО РАН, 1995. – 190 с.
Wildemann V. E., Tretyakov M. P. Material testing by plotting total deformation curves // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. – 2013. – Vol. 42. –P. 166–170. – DOI: 10.3103/S1052618813010159.
Седов Л. И. Механика сплошной среды. Т. 1. – М. : Наука, 1970. – 492 с.
Перс Л. Аналитическая динамика. – М. : Наука, 1971. – 636 с.
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.

Библиографическая ссылка на статью

Struzhanov V. V. On One Model of Deformation in Laminated Composites // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. - 2022. - Iss. 1. - P. 16-24. -
DOI: 10.17804/2410-9908.2022.1.016-024. -
URL: http://dream-journal.org/issues/2022-1/2022-1_336.html
(accessed: 30.12.2024).