Введение к работе
'ОЇ>у. -'''-
Актуальность проблемы. Прогресс в развитии современных материалов, конструкций и технологий связан с разработкой и применением армированных композиционных материалов, характеристики которых во многих практически важных случаях превосходят аналогичные параметры традиционных материалов. Ужесточение требований к надежности работы конструкционных элементов из композитов приводит к необходимости совершенствовать их расчетные модели с учетом факторов, считавшихся ранее второстепенными. Более достоверные сведения о напряженно-деформированном состоянии конструкций позволяют выявить резервы'их работоспособности и найти пути снижения их материалоемкости и энергоемкости.
Поэтому разработка эффективных методов определения напряженно-деформированного состояния, прочности конструкционных элементов из композиционных материалов является актуальной задачей механики'деформируемого твердого тела как с теоретическое, так и с практической точки зрения.
Значительный вклад в развитие проблей применения и использования композиционных материалов и конструкций из них, созданию их адекватных математических моделей внесли исследования Н.А.Алфутова, С.А.Амбарцумяна, Е.К.Ашкенааи, И.Ю.Бабича, В.В.Болотина, В.А.Бунакова, Г.А.Ванина, В.В.Васильева, С.Д.Волкова, И.И.Гольденблатта, А.Н.Гузя, Э.И.Григолша, Г.Ф.Ершова, И.Г.Жигуна, П.А.Зиновьева, С.Г.Лехницкого, В.А.Ломакина, А.К.Малмейстера, В.В.Можаровского,С.Т.Милейко,
D.H. НемироЕСКОго, Ю.Н.Новичкова, И.. ибразцово, П.М.Оги-балова, Б.Л. Пелеха, Б.Е.Победри, В.Д.Протасова, Л.Л.Рабиновича, СИ. Работнова, A.M. Скудры, D.I1. Ставров.а, B.C. Стреляева, В.П. Тамужа, Ю.М. Тарн. польского, Л ЛІ.Хорошуна, А.В. Чигарева, Ю.С. Царахова, Т.Дзако, А.Келли, Р.Кристен-сена, Р.Крона и других исследователе!'.
ЗЭДективность применения современных композиционных материалов во многих конструкциях в значительно1' степени определяется наличием совершенного метопа их изготовления -процесса непрерывно!' намотки, технологией соединения конструкционных элементов в целое. При проектировании и эксплуатации конструкций из композитов с очевидной необходимостью встает вопрос о прочности рассматриваемых объектов. Особенности композитов предопределяют и особенность подходов к исследованию их прочности. Существующие критерии прочности имеют в основном феноменологически!*'' характер, т.е. представляют собой аналитическую аппроксимацию экспериментальных результатов. Ввиду того, что такая аппроксимация может быть осуществлена неоднозначно, а степень ее соответствия экспериментальным результатам, имеющим, как правило, значительны''1 разброс, оценивается субъективно, существует множество таких критериев.
Все вышеизложенное определяет актуальность настоящеГ работы, посвященнок исследованию НДС композитных намоточных конструкционных элементов с отверстиями.
I) Васильев В.В.Механика констпукцнг из композиционных материалов. М.,1988.С.28
Целый диссертационной работы является разработка метода исследования напряженно-деформированного состояния и решения некоторых задач прочности для композитных намоточных шпангоутов, работавших совместно с подкрепляемой оболочкой, и плоских элементов таких конструкций, ослабленных отверстиями.
Научная новизна и основные результаты. В диссертации при дополнительных физически обоснованных предположениях о деформировании намоточных композитных конструкций получены явные выражения всех коэффициентов матрицы жесткости для шпангоутов сплошного и коробчатого поперечных сечений.
Предложен новиі1 вариант определения упругих характеристик композитного шпангоута, обладающего цилиндрической анизотропией, с использованием минимальных данных стандартного эксперимента.
Дано дальнейшее развитие эффективных методов определения напряженно-деформированного состояния (НДС) композитных конструкционных элементов типа шпангоутов с различными профилями поперечного сечения.
Предложен метод исследования НДС в композитной пластине с отверстием, образованным методом прокола. Вышеперзчисленные результаты являются новыми и выносятся на защиту.
Практическая ценность.Основные результаты работы могут быть использованы в практике работы научно-исследовательских организаций при проектировании и расчете конструкций из композитов, при подготовке специалистов-механиков в высших учебных заведениях. Результаты работы вошли в заключительные
отчеты Белорусского университета по госбюджетное 11 Х03Д0Г0-ворног тематике.
Достоверность и обоснованность результатов обусловлена корректностью применения к решению рассматриваемых задач современных метоцов и концепции механики сплошное среды, строгостью и физическое обоснованностью постановки задач, а также совпадением их решений в частном случае с известными в литературе результатами, полученными ранее другими авторами.
Апробация работы. Основные результати диссертационно" работы докладырались и обсуждались на ХУІП Республикапеио: научно-техническог конференции молодых ученых "Физика и механика композиционных материалов на основе полимеров"/Го-мель,19с39/, Республиканское конференции молодых ученых "Применение информатики и вычислительное техники при решении народнохозяйственных задач /Минск,I9b9/, Межреспубликанское научно-техническоі; конференции "Численные методы решения задач строительно!'' механики, теории упругости и пластичности" /Волгоград,1990/, Межреспубликанская научно-практическое конференции "Актуальные проблемы информатики: математическое, программное и информационное обеспечение'УМннск,1990/,Всесоюзное конференции "Повышение технического уровня, надежности и долговечности машин"/Ыинск,1990/, III Всесоюзно:'' конференции "Механика неоднородных стлуктур"/Львов,199Г/, УІ конференции математиков Белз;ус.и /Гроцнэ, 199
Структура и объем работы. Диссертация состоит из і-кецепия, трех глав - 19 параграфов и заключения; содержит Ц\% страниц машинописного текста, ZZ рисунка, 9 таблиц. Списоїс использованной литературы включает 203 наименования.