ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Предельные нагрузки тонкостенных стеклопластиковых оболочек при кручении из "Композитные оболочки при силовых и тепловых воздействиях " Изложены результаты экспериментального исследования характеристик прочности и жесткости слабоконических и цилиндрических оболочек из высокопрочных и высокомодульных КМ на полимерной матрице. Значительное внимание уделено исследованию влияния ориентации стеклотканевого наполнителя на характеристики прочности и упругости, а также на критические напряжения гладкой круговой цилиндрической оболочки, воспринимающей осевые сжимающие усилия. Характеристики прочности и жесткости определены непосредственно на оболочках. Приведены результаты сравнения экспериментальных данных с )асчетными, полученными по формулам теорий анизотропных тел 9] и ортотропных (одно- и многослойных) оболочек [24]. Дано краткое описание характера разрушения оболочек из различных материалов при нормальной и повышенной температурах. [c.263] Вычисление критических напряжений по ней сводится к нахождению минимума подкоренного выражения правой части относительно параметра /х = п/А для заданного угла tp. Максимальное значение сгкр определяет значение угла ip и оптимальную структуру стенки оболочки. Отметим, что в формуле (1.1) ij и aji i, j = 1, 2, 3) — коэффициенты упругости и податливости материала оболочки, выражения для которых даны в гл. 5. [c.264] Методика испытаний. Исследование прочности цилиндрических и конических оболочек проводили на универсальной электромеханической машине, погрешность силоизмерительной системы которой не превьш1ала 1%. Передачу нагрузки на торцы оболочек осуществляли через плиты, шарнирно закрепленные на неподвижном нижнем основании и на подвижной верхней траверсе машины. [c.265] Оболочки, предназначенные для исследования устойчивости, предварительно последовательно нагружались осевой силой Р, внутренним давлением р и крутящими моментами Мк. Нагружение силой Р осуществлялось на универсальной испытательной машине ЦД-20. [c.265] В формулах (1.2)-(1.4) ец, 22, 45 — относительные деформации соответственно вдоль образующей, в кольцевом направлении и под углом 45° к образующей, измеряемые при каждом виде испытаний. [c.267] После определения этих характеристик оболочки нагружались осевой сжимающей силой вплоть до разрушения или выпучивания стенки. Проводились измерения относительных деформаций, нагрузки, вычислялось число волн в окружном и продольном направлениях. Из разрушенных оболочек вырезались образцы для контрольных измерений углов ориентации основы и жгута. [c.267] Относительные деформации измеряли с помощью тензорези-сторов К-25, ориентированных в разных направлениях на поверхностях стенки, а общие — с помощью визуальных индикаторов часового типа. [c.267] Каждая оболочка испытывалась трижды на каждый случай нагружения. Существенной разницы между показаниями датчиков при нагрузке и разгрузке не обнаружено. [c.267] Статистическая обработка результатов измерений деформаций проводилась на ЭВМ. Средние арифметические значения коэффициентов вариации были получены в случае осевого сжатия V = = 5%), при нагружении внутренним давлением V2 = 3,5%), при нагружении крутящими моментами (V3 = 16%). [c.267] ЭТИХ кривых подставляли значения разрушающих напряжений оболочек (Тд, 7э , (7э°- Светлыми точками рис. 7.5 обозначены результаты испытаний цилиндрических оболочек, темными — конических, сплошными линиями — расчетные кривые для цилиндрических оболочек, а пунктирными — экспериментальные кривые для конических оболочек. [c.270] Сопоставление результатов указывает на их удовлетворительное совпадение. Значения относительных предельных напряжений конических оболочек расположены выше значений относительных предельных напряжений цилиндрических оболочек. На них сказывается неравномерность ориентации наполнителя. [c.271] Отметим, что при расчете зависимости (1.5) можно использовать согласно [9] значение 2Btr = 4(стэ°/сТэ) — (1-Ь А(г). Результаты вычислений по этой формуле приведены на рис. 7.5 (кривая 2). Эта кривая находится ближе к экспериментальным значениям. [c.271] При достижении критических нагрузок у тонких оболочек происходило выпучивание стенок (см. рис. 7.46), которое сопровождалось хлопком. На их поверхности появлялись в два или три ряда ромбовидные вмятины, вытянутые в окружном направлении. Число полуволн в окружном направлении 6-7, а в продольном 3-4. После снятия нагрузки волны исчезали. Выпучивание стенок начиналось в упругой области. Величина относительной деформации в продольном направлении в момент, предшествующий вьшучива-нию, не превышала 0,5%. [c.271] Вид кривой 2 (пунктирная линия), полученной из характеристического уравнения устойчивости (формула (5.7) гл. 5) минимизацией по параметрам волнообразования пит, близок к виду, установленному экспериментальным путем. [c.272] Для соотношений R/h, при которых реализуются близкие к максимальному значения предела ст ,, угол (р должен быть равен нулю. В этом случае наиболее рациональной является продольнопоперечная укладка наполнителя. [c.273] Ниже изложены результаты исследования эффективности применения ряда КМ в тонкостенных конструкциях оболочечного типа и дана оценка влияния различных схем армирования на их предельные нагрузки. Было испытано около 150 цилиндрических круговых оболочек средней длины с одинарной и трехслойной конструкциями стенок. Под одинарной понимали стенку, состоящую из пакета разноориентированных монослоев из высокопрочных или высокомодульных материалов, в том числе и из разнородных. [c.273] Кроме того, были испытаны 44 конические оболочки одинарной и трехслойной конструкций, вьшолненные из стекло-, органо- и углеэпоксидных КМ с различными вариантами схем армирования. Оболочки имели длину 720 мм, диаметр меньшего основания 525 мм, диаметр большего основания 645 мм, угол конусности 2а = 10°. Относительную толщину изменяли в диапазоне Rjh = 50—150. Варианты схем армирования приведены в табл. 7.1. В качестве связующего использовали эпоксидную смолу ЭДТ-10. Исходные характеристики упругости и прочности даны в табл. 7.2. [c.274] Оболочки изготавливались намоткой на станке ВНС-Ш. Намотка продольных слоев (О и 5°) и слоев с ориентацией 45° осуществлялась лентой шириной 20 мм, а кольцевых (90°) — 10мм. Зазоры между кромками соседних лент, образующих продольные слои, и их взаимный перехлест составляли не более 0,5 мм у большего основания оболочки и 3-4 мм у меньшего. Скорость вращения оправки при намотке 2-4 об/мин, а натяжение ленты 80-100 Н. Торцы оболочек усиливали путем намотки на длине 70 мм пяти дополнительных окружных слоев. [c.275] Вернуться к основной статье