ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Прочность однонаправленно-армированных пластиков из "Прочность армированных пластиков " Для эффективного прогнозирования прочности композитных материалов необходимо исследовать их разрушение на уровне микроструктуры, учитывая механические свойства компонентов и неравномерное распределение напряжений в объеме материала. В связи с прогрессом вычислительной техники в последнее время быстро развиваются численные методы моделирования, которые позволяют представить среду в виде системы дискретных элементов и рассматривать разрушение как многошаговое повреждение структуры модели. [c.137] На рис. 4.20 показана расчетная схема пластика. [c.137] Для контурных узлов модели суммирование в формуле (4.33) производится соответственно по меньшим индексам. [c.138] Согласно принципу равновесия упругой среды вектор Р в любой точке модели должен быть равен нулю. Если при конкретных граничных условиях найдено такое расположение узлов модели, что вектор Р в любом из них равен нулю, то это расположение соответствует деформированному состоянию модели, удовлетворяющему данным граничным условиям. [c.138] Расчет координат узлов деформированной модели производится итерационным способом контурные узлы перемещаются и закрепляются в соответствии с граничными условиями затем поочередно для каждого узла вычисляется вектор Р данный узел перемещается в направлении вектора Р на расстояние, пропорциональное абсолютной величине Р. [c.138] Начального приближения координат узлов. Требуемый объем памяти ЭВМ — два массива координат х а у, по величине равные числу узлов модели, и один массив модулей упругости Е, равный числу упругих элементов. Это позволяет решать задачи с несколькими тысячами узлов, используя только оперативную память ЭВМ. [c.139] Напряженно-деформированное состояние структурного элемента пластика (см. рис. 4.20,6) рассчитывалось при объемном содержании волокон яр=40% и отношении модулей упругости связующего и волокон 1 100, что соответствует боропластику. Модельная сетка содержала 2500 узлов расчет такой модели на ЭВМ НР=900 занимает 20—25 мин. [c.139] На рис. 4.22 показано полученное распределение коэффициента концентрации нормального напряжения дг = ОгЦохУ на поверхности волокон и в наиболее напряженной зоне между волокнами. [c.139] Разрушение пластика моделировалось посредством присвоения нулевого модуля упругости тем элементам модельной сетки, деформация которых превышала критическую. После каждого разрушения отдельного элемента его координаты выводились на печать, и заново рассчитывалось напряженно-деформированное состояние модели с учетом разрушения. [c.139] Прочность сцепления между связующим и волокнами обычно отличается от прочности компонентов пластика. В разделе 4.5 был введен параметр Кь, характеризующий прочность сцепления при отрыве. В данном расчете прочности сцепления соответствовала прочность элементов модельной сетки, находящихся на границе раздела связующее — волокно. [c.139] На практике часто наблюдается отсутствие сцепления между связующим и волокнами в некоторой зоне поверхности раздела [34].-Это может быть вызвано рядом технологических причин при изготовлении пластика. С помощью описанного алгоритма моделировалось разрушение пластика при наличии начальных дефектов поверхности раздела. На рис. 4.24 показаны картины разрушения, соответствующие различным вариантам расположения начального дефекта. В первом случае (рис. 4.24,а) трещина начиналась в точке К на поверхности раздела и распространялась вверх по связующему. Во втором случае (рис. [c.140] Различное расположение начального дефекта относительно направления нагружения существенно влияет и на прочность модели. Прочность (см. рис, 4.24,а) практически равна прочности при отсутствии начального дефекта (кривая 2 на рис. 4.23), следовательно, небольшие дефекты поверхности раздела, ориентированные в направлении нагружения, несущественно влияют на прочность материала. При двух других вариантах расположения дефекта прочность модели заметно понижается (/ / == 0,88/ х. = 0,62/ ), следовательно, наиболее опасными являются дефекты поверхности раздела, ориентированные перпендикулярно направлению нагружения. [c.141] Вернуться к основной статье