АНАЛІЗ КРИТЕРІЄВ МІЦНОСТІ ПРИ ПРОЄКТУВАННІ ВИРОБІВ З КОМПОЗИТНИХ МАТЕРІАЛІВ
DOI:
https://doi.org/10.20535/1970.61(1).2021.237094Ключові слова:
композитні матеріали, полімерний композитний матеріал, препреги, формування полімерного композитного матеріалу, одношаровий однонаправлений композитний матеріалАнотація
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.
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
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 CC BY 4.0
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Авторське право на публікацію залишається за авторами.
Автори можуть використовувати власні матеріали в інших публікаціях за умови посилання на збірник наукових праць "Вісник Київського політехнічного інституту. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ" як на перше місце видання та на Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» як на видавця.
Автори публікують свої статті в збірнику на умовах ліцензії Creative Commons:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на динаміці цитування опублікованої роботи.
Видавець (КПІ ім. Ігоря Сікорського) має право за будь-якого використання цього видання зазначати своє ім'я або вимагати такого зазначення.
Редакційна колегія залишає за собою право розміщувати опубліковані в збірнику статті в різних інформаційних базах для надання відкритого доступу до матеріалів з метою популяризації наукових досліджень та підвищення цитованості авторів.
