ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Прочность однонаправленного композиционного материала прн плоском напряженном состоянии из "Расчет многослойных пластин и оболочек из композиционных материалов " Прочность однонаправленного композита, так же как и прочность композиционных материалов вообще, может быть исследована-с использованием двух основных подходов структурного и феноменологического. [c.37] Один из простейших вариантов первого подхода был использован в предыдущей главе для определения жесткостей однонаправленного материала. Для исследования прочности однонаправленного материала на структурном уровне необходимо составить некоторую структурную модель материала, определить поля напряжений (деформаций) в волокне и матрице и сопоставить эти напряжения (деформации) с предельными для волокна, матрицы и границы раздела волокна и матрицы. [c.37] Подобные теории, получившие название структурных (или микро-механических) теорий прочности, активно развиваются в последнее время (см., например [49, 57]). Трудности, стояш,ие на пути создания достоверной структурной теории прочности, весьма значительны. Прежде всего следует отметить, что сохраняются те из них, которые в предыдущей главе ( 1.2) были названы в качестве основных препятствий, стоящих перед создателями структурных теорий жесткости (податливости) композитов. К ним следует добавить прежде всего повышенные требования к точности определения напряженно-деформированного состояния компонентов композита, поскольку начало разрушения композита обычно связано с локальными физическими процессами. Отсюда — принципиальная невозможность использования многих простейших структурных моделей, достаточных для анализа интегральных (например, жесткостных) характеристик композита. Серьезно затрудняет оценку прочности композита в рамках структурного подхода необходимость рассмотрения кинетики разрушения материала, так как локальные значения параметров напряженно-деформированного состояния компонентов композита часто достигают предельных значений уже на начальных этапах нагружения композита, что, однако, не приводит к исчерпанию его несущей способности. [c.37] Уравнение (2.1) для анизотропного материала отличается от аналогичного уравнения для изотропного материала прежде всего тем, что в случае изотропии параметр материала F представляет собой единственную скалярную константу, а для анизотропного материала F может быть совокупностью многих параметров материала, вид которой определяется конкретной записью критерия прочности. [c.38] Феноменологические критерии прочности не выводятся аналитически, они постулируются или предлагаются на основе обобщения экспериментальных данных. Следствием имеющейся относительной свободы в формулировке критериев прочности явилось значительное число попыток создания таких критериев [7, 15, 16, 31). [c.38] Форма записи (2.2A) получила название тензорно-полиномиального критерия прочности [15, 31]. [c.38] Феноменологический подход имеет ряд серьезных недостатков. В первую очередь для однонаправленных композитов это необходимость повторения всех экспериментов по определению компонент тензоров поверхности прочности при любом изменении характеристик волокна и матрицы, объемной доли компонентов, технологии изготовления материала и т. д. Экспериментальное определение нужного набора констант прочности однонаправленного материала, как правило, является весьма трудоемкой технической задачей. [c.38] Простейшая гипотеза о поведении однонаправленного материала состоит в том, что эти виды разрушения взаимно независимы и разрушение наступает тогда, когда предельных значений (определенных В эксперименте) достигают в отдельности напряжения Oj, Ог или Xij. Произвольное плоское напряженное состояние однонаправленного композита может быть изображено точкой в системе координат ( Tj, Tj, Ti2)- Условие прочности определяет в этой системе координат некоторую предельную поверхность, выход за которую означает исчерпание несущей способности материала. [c.39] Только здесь индекс в обозначении предела прочности однонаправленного материала при сдвиге заключен в прямые скобки, отличающие его от обозначения компоненты F тензора поверхности прочности четвертого ранга. [c.40] Приведенные значения компонент тензоров прочности (2.6) соответствуют системе координат, совпадающей с главными осями анизотропии однонаправленного материала (или любого ортотроп-ного материала). [c.41] Компоненты тензоров прочности однонаправленного материала в любой другой системе координат могут быть получены по обычным правилам преобразования тензоров при повороте систем координат. Возможность такого преобразования — главное достоинство записи критерия прочности (2.3) в форме (2.5)—(2.6). [c.41] Прямоугольйый параллелепипед — одна из простейших геометрических моделей предельной поверхности однонаправленного материала, которая, конечно, может уточняться, налример, по результатам экспериментов по разрушению материала при различных комбинациях напряжений Однако эффективность такого уточнения не всегда соизмерима с потребными затратами. Проиллюстрируем сказанное примером. [c.41] Экспериментальные результаты, соответствующие разрушению материала при различных комбинациях и а , обычно укладываются в зоне, ограниченной прямыми 2 и 3 (см. например, [15]). Штриховой линией 4 на рис. 2.3 изображена некоторая действительная предельная линия. [c.41] При одноосном нагружении в направлении оси х (Оу = = 0) Oj — Ох os ф 02 = Од sin ф Т12 = sin ф os ф. [c.42] Для случая растяжения эти условия представлены на рис. 2.5. Здесь легко различимы три диапазона углов ф, соответствующие трем различным механизмам исчерпания несущей способности материала. [c.42] Вернуться к основной статье