ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Критерии прочности анизотропных материалов из "Неразрушающий контроль конструкций из композиционных материалов " Для инженерного расчета конструкций и изделий из композиционных материалов, в которых возникает сложное напряженное состояние, необходим обоснованный выбор критерия прочности или теории предельных напряженных состояний. [c.27] Предельным напряженным состоянием (опасным состоянием) принято называть такое, при котором уровень предельных наибольших напряжений приводит к разрушению материала. [c.28] Классические теории прочности не пригодны для расчета деталей и изделий из композиционных анизотропных материалов. Например, для изотропных тел, для решения задачи о равноопасных напряженных состояниях достаточно знать уравнения, связывающие величины трех главных напряжений с одной характеристикой прочности материала. [c.28] Такой характеристикой прочности может быть значение, полученное при испытании образцов при осевом растяжении или сжатии. Для анизотропных материалов подобные уравнения не решают задачу, так как сами по себе главные напряжения не определяют предельного состояния материала. Необходимо знать еще и ориентацию главных напряжений и значения прочности по отношению к направлению структурных осей упругой симметрии. Функции равноопасных напряженных состояний (критерии прочности) должны учитывать эти особенности поведения композиционного анизотропного материала. [c.28] В настоящее время предложен ряд критериев прочности композиционных анизотропных материалов [4, 19, 26, 39, 45, 47 — 51 ]. [c.28] Для оценки прочности по данному критерию необходимо экспериментально определить такие механические характеристики, как предел прочности при растяжении (сжатии) в направлении осей упругой симметрии материала 0о и 090 и под углом 45° к ним 045 в диагональном направлении, предел прочности при чистом сдвиге в плоскости симметрии материала Тд. Таким образом, для материалов, неодинаково работающих на растяжение и сжатие, необходимо определить семь показателей прочности. [c.29] Методика определения данных характеристик стандартная, а испытания проводят в условиях линейного напряженного состояния. [c.29] Данный критерий Мизеса—Хилла был предложен для пластичных кристаллических сред, имеющих одинаковые характеристики текучести при сжатии и растяжении, а кроме того он позволяет определить начало текучести для пластичного анизотропного материала или разрущение для хрупкого. [c.29] Экспериментальная проверка критерия Мизеса—Хилла для композиционных материалов показала удовлетворительную сходимость для слабоанизотропных материалов, а для существенно анизотропных обнаружено значительное расхождение теоретических и экспериментальных значений [4]. [c.30] Данное условие является разновидностью энергетического критерия и учитывает различие упругих и прочностных характеристик относительно осей упругой симметрии материала. Этот критерий прочности был предложен для композиционного материала, каждый слой которого представляет собой ортотропную упругую и однородную пластинку с отсутствием межслоевого сдвига и продольного изгиба. Предложенная модель материала существенно отличается от реального, этим в первую очередь можно объяснить расхождение теоретических и эскперименталь-ных значений прочности. [c.30] Для оценки несущей способности по данному критерию необходимо определить три показателя прочности при линейном напряженном состоянии по стандартной методике и четыре упругих характеристики. Анализ критерия Фишера показал, что все упругие характеристики, а также значения степени анизотропии прочностных и упругих характеристик могут быть определены при помощи неразрушающего метода, например, по параметрам распространения упругих волн в композиционной среде. Ниже будет показана возможность преобразования критерия Фишера для неразрушающего контроля прочностных характеристик некоторых изделий из композиционных материалов. [c.30] Эксперименты показали, что данный критерий достаточно хорошо согласуется для материалов с близкими по величине характеристиками прочности на растяжение и сжатие. [c.30] В таком виде данный критерий можно использовать при неразрушающем контроле прочностных характеристик изделия для указанного класса композиционных материалов. [c.31] Для описания прочности анизотропного материала необходимо экспериментально определить пять независимых показателей прочности (оР о д о о д-, Т45) при трех различных видах испытаний (растяжение, сжатие, сдвиг). [c.31] Использование критериев для неразрушающего контроля прочности изделий из анизотропных композиционных материалов связано с определенными трудностями, обусловленными техническими и экспериментальными возможностями неразрушающего контроля пределов прочности при растяжении, сжатии и сдвиге композиционного материала. [c.31] Критерий учитывает не только анизотропию и различие значений прочности при сжатии и растяжении, но и зависимость пределов прочности на сдвиг от направления касательных напряжений. [c.32] Для описания прочности необходимо экспериментально определить шесть независимых показателей прочности, при этом известные трудности возникают при определении т и Экспериментально установлено [39], что при исследовании трубчатых образцов стеклопластиков получено хорошее согласование теоретических и экспериментальных значений прочности. [c.32] Анализ данного критерия показал, что его использование для неразрушающего контроля прочности изделий из композиционных материалов ограничено в связи с трудностями раздельного определения пределов прочности при сжатии и растяжении в разных структурных направлениях неразрушающими методами. [c.32] Вернуться к основной статье