Введение к работе
Актуальность работ. Использование композиционных материалов на основе высокопрочных и высокомодульных стеклянных волокон обусловлено присущий ии комплексом физико-ыеханичоских свойств, по встречающихся у большей части традиционных конструкционных материалов. Это прожде всего высокая прочность в сочетании с малым удельным весом, стойкость по огпопенив к большшству агрессивных сред, а главпое - возможность регулирования иоханических и физических характеристик при создании материала. Однако реализация больших потенциальных возможностей композиционных материалов, позволяющих им успешно конкурировать с ыогаллами, требует комплексного подхода к решению задач| проектирования и расчета выполненных из них конструкция я зависит от степени изученности их свойств.
Ответственный этапом проектирования является определение прочностного ресурса создаваемого узла илп конструкции из композита. Прогнозирование прочности связано с решенисы трех задач: определенней внешних сил, расчетом напряяенно-деформированного состояния и нормированием допускаемых напрядений. Первые две задачи решаются в рамках классических моделей механики сплоппых сред. \\х успешное решение не мояет гарантировать прочность конструкции без прогресса в проблеме нормирования допускаемых напряжений.
Длительное время при оценке прочности действовало соглашение, по которому кратковременная сіатичоская прочность материала полностью определялась предельным напрякенным состоянием, а разрушение представлялось как мгновенный акт. На смену этим взглядам припло представление о разрушении как о процессе, начинающемся задолго до достикения уровня предельных напряжений и определяющим работоспособности материала. Многоплановость процессов, происходящих на разных масштабных уровнях структуры материала, пе позволяет в данный момент построить теорию нёупругого деформирования и разрушения композитов методами физики твердого тела. Существующие экспериментальные методы так se не в состоянии дать исчерпывающий отзет по вопросу нормирования допускаемых напряге- ' ний. В связи с этим актуальным остается создание инаенерных методик оценки прочностных свойств композитов.
Целью диссертационной работы является построение эффективной инженерной методики назначения норм прочности для композиционных материалов, базирующейся на связи напряженно-деформированного состояния со структурой материала.
При этом решаются следующие задачи:
-
Разработка механических приспособлений и измерительных средств для проведения кратковременных статических испытаний трубчатых образцов из композитов в условиях сложного напряженного состояния.
-
Создание испытательного комплекса, обеспечивающего механические испытания высокопрочных намоточных стеклопластиков с одновременной фиксацией процесса разрушения методом акустической эмиссии.
3. Определение прочностных характеристик стеклопластика, по-
- лученного методом квази-продольно-поперечной намотки (КІШН).
4. Исследование возможности применения различных феномено
логических критериев для описания начальной и конечной стадий
разрушения стеклопластика, полученного методом КППН.
Научная новизна работы заключается в том, что в ней:
-
В результате исследования данных акустической эмиссии установлено, что качало процесса рассеянного разрушения статистически корродируется с вл:ичиной макронапряжений.
-
Покааано, что для апроксимации поверхности прочности, соответствующей началу рассеянного разрушения стеклопластика, полученного методом КППН, без существенных потерь в точности может быть использован видоизмененный критерий Цизеса-Хилла.
-
Предложено определять уровень безопасных напряжений по моменту начала рассеянного разрушения.
Обоснованность и достоверность полученпых результатов подтверждается применение!! в исследованиях проверенных теоретических критериев прочности, а такае использованием апробированных зкеперииентальных методов.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Использование предлагаемой ыетодики позволяет с высокой степенью надежности определять прочностной ресурс конструкций из стеклопластика, полученного методом КППН.
Результаты работы использованы при расчете конструкций из стеклопластика, полученного ыетодоа КППН, в НПО "Стеклопластик".
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались па 8-ой иолодоаной научно-технической конференции, НПО "Стеклопластик", 1990 г.; на заседании кафедры "Сопротивление иатериалов", НИШ, 1992 г.
Публикации. Материалы проведенных исследований опубликованы в трех печатных работах автора и изложены в двух отчетах по хоздоговорной тематике.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и приложений. Общий объем работы - 141 страница, в том числе - 105 страниц машинописного текста, 26 рисунков, 10 таблиц. Список литературы'содержит 117 наименований.
