АНАЛІЗ КРИТЕРІЄВ МІЦНОСТІ ПРИ ПРОЄКТУВАННІ ВИРОБІВ З КОМПОЗИТНИХ МАТЕРІАЛІВ

Автор(и)

  • Андржей Дзєрва Жешувський технологічний університет, Жешув https://orcid.org/0000-0003-4545-1748
  • Наталія Стельмах Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», приладобудівний факультет https://orcid.org/0000-0003-1876-2794

DOI:

https://doi.org/10.20535/1970.61(1).2021.237094

Ключові слова:

композитні матеріали, полімерний композитний матеріал, препреги, формування полімерного композитного матеріалу, одношаровий однонаправлений композитний матеріал

Анотація

Технічний прогрес породжує безперервне розширення класу конструкційних матеріалів і вдосконалення їх властивостей. Поява нових матеріалів обумовлена природним прагненням підвищити ефективність конструкцій, що розробляються. Один з найбільш яскравих проявів прогресу в розвитку матеріалів, конструкцій і технології пов'язаний з розробкою і застосуванням композитних матеріалів. Композити мають ряд очевидних переваг перед іншими матеріалами, зокрема перед металами. Такими перевагами є висока питома міцність і жорсткість, висока корозійна стійкість, хороша здатність витримувати знакозмінні навантаження та інші. Слід зазначити ще одну, можливо, найголовнішу особливість композитів – це здатність до спрямованої зміни властивостей матеріалу відповідно до призначення конструкції і характеру її навантаження під час експлуатації.

При впливі навантажень на конструкцію її міцність оцінюється за граничним станом матеріалів елементів конструкції. Коли в матеріалі виникає граничний стан, то відбувається його перехід в інший механічний стан – пружній, пластичний або стан руйнування. Дана стаття направлена на визначення оптимального критерію міцності композитного матеріалу, що враховує різну величину граничних напружень не тільки за різними напрямками осей координат, а й на розтягування і стиснення та подальшого обчислення максимального значення допустимого навантаження для одношарового однонаправленого композитного матеріалу.

Під час дослідження було розглянуто основні властивості композитних матеріалів, методи виготовлення деталей із композитного матеріалу, розглянуто основні їх властивості та методи руйнування. Наведено характеристику критеріїв міцності композитних матеріалів, визначено найбільш придатний для обчислення максимального значення допустимого навантаження для одношарового однонаправленого композитного матеріалу. Запропонований підхід до оптимального проєктування елементів одношарових композитних конструкцій може становити інтерес для розробників чисельних і аналітичних методів вирішення завдань оптимального проєктування більш складних структур.

Біографії авторів

Андржей Дзєрва, Жешувський технологічний університет, Жешув

доктор техн. наук, доцент, факультет машинобудування та повітроплавання

Наталія Стельмах, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», приладобудівний факультет

канд. техн. наук, доцент, доцент кафедри виробництва приладів

Посилання

Kh. V. Berladir, O. A. Budnyk, V. A. Svidersʹkyy, P. V. Rudenko, and K. O. Dyadyura, “Osoblyvosti tekhnolohiyi oderzhannya polimernykh kompozytsiynykh materialiv na osnovi politetraftoretylenu (ohlyad)”, Fizyka i khimiya tverdoho tila, vol. 17, no. 4, pp. 582-593, 2016. (In Ukrainian)

Ever J. Barbero, Introduction to Composite Materials Design. CRC Press. November 6, 2017.

Stephen W. Tsai, and Jose Daniel D. Melo, Composite Materials Design and Testing. Unlocking mystery with invariants. Composites Design Group. 2015.

O. K. Dotsenko, and N. V. Stelʹmakh, “Metody vyhotovlennya detaley iz kompozytnoho materialu”, na XV Vseukrayinsʹka naukovo-praktychna konferentsiya studentiv, aspirantiv ta molodykh vchenykh Efektyvnistʹ inzhenernykh rishenʹ u pryladobuduvanni, Kyiv, 2019, pp. 113–116. (In Ukrainian)

N. Yavorsʹkyy, and I. Farmaha, “Pobudova mikrorivnevykh modeley struktury kompozytsiynykh materialiv u zadachakh yikh optymalʹnoho proektuvannya”, Naukovyy visnyk NLTU Ukrayiny, no. 25, 8, pp. 359-366, 2015. (In Ukrainian)

I. V. Mastenko, and N. V. Stelʹmakh, “Zastosuvannya topolohichnoyi optymizatsiyi pry proektuvanni detali typu kronshteyn”, na XV Vseukrayinsʹka naukovo-praktychna konferentsiya studentiv, aspirantiv ta molodykh vchenykh Efektyvnistʹ inzhenernykh rishenʹ u pryladobuduvanni, Kyiv, 2019, pp. 147–150. (In Ukrainian)

S. Thomas, J. Kuruvilla, S.K. Malhotra, Ko. Goda, and M.S. Sreekala, Polymer Composites. Volume 1: Macro - and Microcomposites (Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2012).

A. Yu. Muyzemnek, and Ye. D. Kartashova, Mekhanika deformirovaniya i razrusheniya polimernykh sloistykh kompozitsionnykh materialov: uchebnoye posobiye. Penza, RF: Izd-vo PGU, 2017. (In Russian)

D. Grinevich, N. Yakovlev, and A. Slavin, “Kriterii razrusheniya polimernykh kompozitnykh materialov”, Ispytaniya materialov, no. 7, pp. 92–111, 2019. (In Russian)

A. Smerdov, “Razrabotka metodov proyektirovaniya kompozitnykh materialov i konstruktsiy raketno-kosmicheskoy tekhniki”: avtoreferat dis. dokt. tekhn. nauk, MGU, Moskva, 2007. (In Russian)

P. W. R. Beaumont, C. Soutis and A. Hodzic, Structural integrity and durability of advanced composites: Innovative modeling methods and intelligent design, Woodhead Publishing, Elsevier, Cambridge, UK, 2015.

S. Byelikov, I. Volchok, and O. Mityayev, “Novi materialy i tekhnolohiyi v metalurhiyi ta mashynobuduvanni”, Tekhnolohiyi otrymannya ta obrobky konstruktsiynykh materialiv, no. 2, pp. 32–40, 2017. (In Ukrainian)

Autar K Kaw, Mechanics of Composite Materials. Second Edition, University of South Florida, Tampa, USA. 2015.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-06-30

Як цитувати

Дзєрва, А., & Стельмах, Н. . (2021). АНАЛІЗ КРИТЕРІЄВ МІЦНОСТІ ПРИ ПРОЄКТУВАННІ ВИРОБІВ З КОМПОЗИТНИХ МАТЕРІАЛІВ. Вісник Київського політехнічного інституту. Серія Приладобудування, (61(1), 46–51. https://doi.org/10.20535/1970.61(1).2021.237094

Номер

Розділ

ВИСОКОЕФЕКТИВНІ ТЕХНОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ В ПРИЛАДОБУДУВАННІ