МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАРОЖДЕНИЯ ТРЕЩИНЫ В КОМПОЗИТЕ ПРИ ИЗГИБЕ

image_print
DOI https://doi.org/10.15407/pmach2018.02.025
Журнал Проблемы машиностроения
Издатель Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного Национальной академии наук Украины
ISSN 0131-2928 (print), 2411-0779 (online)
Выпуск Том 21, № 2, 2018 (июнь)
Страницы 25-31

 

Автор

Ш. Г. Гасанов, Азербайджанский технический университет (AZ 1073, Азербайджан, г. Баку, пр. Г. Джавида, 25), e-mail: hssh3883@gmail.com

 

Аннотация

Проведено математическое описание модели зарождения трещины в связующем композита при изгибе. Определение неизвестных параметров, характеризующих зародышевую трещину, сводится к решению сингулярного интегрального уравнения. Построена замкнутая система нелинейных алгебраических уравнений, решение которой позволяет прогнозировать трещинообразование в композите при изгибе в зависимости от геометрических и механических характеристик связующего и включений. Сформулирован критерий зарождения трещины в композите при действии изгибающих нагрузок.

 

Ключевые слова: связующее, включения, пластина из композитного материала, изгиб, зоны предразрушения, трещинообразование.

 

Полный текст: загрузить PDF

 

Литература

  1. Greco F., Leonetti L., Lonetti P. A two-scale failure analysis of composite materials in presence of fiber/matrix crack initiation and propagation. Composite Structures. 2013. Vol. 95. P. 582–597. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2012.08.035
  2. Brighenti R., Carpinteri A., Spagnoli A., Scorza D. Continuous and lattice models to describe crack paths in brittle–matrix composites with random and unidirectional fibres. Fracture Mech. 2013. Vol. 108. P. 170–182. https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2013.05.006
  3. Mirsalimov V. M., Hasanov F. F. Interaction between periodic system of rigid inclusions and rectilinear cohesive cracks in an isotropic medium under transverse shear. Acta Polytechnica Hungarica. Vol. 11. Iss. 5. P. 161–176. https://doi.org/10.12700/APH.11.05.2014.05.10
  4. Гасанов Ф. Ф. Разрушение композита, армированного однонаправленными волокнами. Механика композит. материалов. 2014. Т. 50. № 5. C. 829–842.
  5. Мирсалимов В. М., Гасанов. Ф. Ф. Взаимодействие периодической системы инородных упругих включений, поверхность которых равномерно покрыта однородной цилиндрической пленкой, и двух систем прямолинейных трещин с концевыми зонами. Проблемы машиностроения и надежности машин. 2014. Т. 43. № 5. C. 70–78.
  6. Hao W., Yao X., Ma Y., Yuan Y. Experimental study on interaction between matrix crack and fiber bundles using optical caustic method. Fracture Mech. 2015. Vol. 134. P. 354–367. https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2014.12.004
  7. Гасанов Ф. Ф. Моделирование зарождения трещины сдвига в волокне композита, армированного однонаправленными волокнами. Проблемы машиностроения. 2014. Т. 17. № 2. C. 17–25.
  8. Гасанов Ф. Ф. Зарождение трещины в композите, армированном однонаправленными ортотропными волокнами при продольном сдвиге. Механика машин, механизмов и материалов. № 2. C. 45–50.
  9. Каюмов Р. А., Луканкин С. А., Паймушин В. Н., Холмогоров С. А. Идентификация механических характеристик армированных волокнами композитов. Уч. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки. 2015. Т. 157. Кн. 4. C. 112–132.
  10. Мирсалимов В. М., Гасанов. Ф. Ф. Взаимодействие периодической системы инородных включений и когезионных трещин при продольном сдвиге. Строит. механика инж. конструкций и сооружений. 2015. № 2. C. 18–28.
  11. Полилов А. Н. Механизмы уменьшения концентрации напряжений в волокнистых композитах. Прикл. механика и техн. физика. 2014. Т. 55. № 1. C. 187–197.
  12. Мирсалимов В. М., Аскаров В. А. Минимизация параметров разрушения в композите при изгибе. Механика композит. материалов. 2015. T. 51. № 6. C. 1049–1060.
  13. Mokhtari A., Ouali M. O., Tala-Ighil N. Damage modelling in thermoplastic composites reinforced with natural fibres under compressive loading. J. Damage Mech. 2015. Vol. 24. P. 1239–1260. https://doi.org/10.1177/1056789515573900
  14. Мирсалимов В. М., Аскаров В. А. Минимизация коэффициентов интенсивности напряжений для композита, армированного однонаправленными волокнами при изгибе. Вестн. Чуваш. пед. ун-та им. И. Я. Яковлева. Сер. Механика предельного состояния. 2016. № 3 (29). C. 105–116.
  15. Mirsalimov V. M., Hasanov F. F. Nucleation of cracks in an isotropic medium with periodic system of rigid inclusions under transverse shear. Acta Mechanica. 2015. Vol. 226. P. 385–395. https://doi.org/10.1007/s00707-014-1187-0
  16. Круминьш Я., Зесерс A. Экспериментальное исследование разрушения бетона, армированного гибридными волокнами. Механика композит. материалов. 2015. T. 51. № 1. C. 37–46.
  17. Tang C. A study of crack-fiber interaction in fiber-reinforced composites using optical caustic method. Polymer Eng. and Sci. 2015. Vol. 55. P. 852–857. https://doi.org/10.1002/pen.23951
  18. Takeda T., Narita F. Fracture behavior and crack sensing capability of bonded carbon fiber composite joints with carbon nanotube-based polymer adhesive layer under Mode I loading. Composites Sci. and Technology. 2017. Vol. 146. P. 26–33. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2017.04.014
  19. Ju J. W., Wu Y. Stochastic micromechanical damage modeling of progressive fiber breakage for longitudinal fiber-reinforced composites. J. Damage Mech. 2016. Vol. 25. P. 203–227. https://doi.org/10.1177/1056789515576863
  20. Babaei R. A, Farrokhabadi A. Computational continuum damage mechanics model for predicting transverse cracking and splitting evolution in open hole cross-ply composite laminates Fatigue & Fracture Eng. Materials & Structures. 2017.  Vol. 40. Issue 3. P. 375–390. https://doi.org/10.1111/ffe.12502
  21. Bakhshan H., Afrouzian A., Ahmadi H., Taghavimehr M. Progressive failure analysis of fiber-reinforced laminated composites containing a hole. J. Damage Mech. 2017. Vol. 27. Iss. 7. P. 963-978. https://doi.org/10.1177/1056789517715088
  22. Cameselle-Molares A., Sarfaraz R., Shahverdi M., Keller T., Vassilopoulos A. P. Fracture mechanics-based progressive damage modelling of adhesively bonded fibre-reinforced polymer joints. Fatigue & Fracture Eng. Materials & Structures. 2017. Vol. 40. Iss. 12. P. 2183–2193. https://doi.org/10.1111/ffe.12647
  23. Мирсалимов В. М. Неодномерные упругопластические задачи. М.: Наука, 1987. 256 с.
  24. Панасюк В. В. Механика квазихрупкого разрушения материалов. Киев: Наук. думка, 1991. 416 с.
  25. Rusinko A., Rusinko K. Plasticity and Creep of Metals. Berlin: Springer, 2011. 434 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-21213-0
  26. Мусхелишвили Н. И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. М.: Наука, 1966. 707 с.
  27. Панасюк В. В. Саврук, М. П., Дацышин А. П. Распределение напряжений около трещин в пластинах и оболочках. Киев: Наук. думка, 1976. 443 с.
  28. Саврук М. П. Двумерные задачи упругости для тел с трещинами. Киев: Наук. думка, 1981. 324 с.

 

Поступила в редакцию 11 марта 2018 г.