Введение к работе
Актуальность проблемы.
Значительный интерес промышленности и машиностроения к композитным материалам обусловлен их высокими прочностными характеристиками, надежностью и долговечностью, а также возможностью получения изделий с заданными свойствами для определенных функциональных возможностей. В последние годы заметно повысился интерес к поведению полимерных слоистых композитов при низкоэнергетических ударных воздействиях. Такое внимание обусловлено, главным образом, шиу эким применением таких материалов (особенно углерод-углеродных композитов) в аэрокосмической технике. Одним из важных недостатков слоистых композитов является их сравнительно низкая прочность по отношению к ударам по поверхности, которые могут послужить источником возникновения в структуре материала дефектов типа расслоений. При дальнейшей эксплуатации рост таких дефектов н выпучивание приповерхностных отслоений могут привести к неустойчивому развитию трещин и полному расслоению конструкции. В настоящее время интенсивные экспериментальные исследования ударных повреждений различных типов композитов проводятся как за рубежом, так и в России. Теоретических же работ по этой тематике значительно меньше и, в общем, остается необходимость построения математической модели, позволяющей учесть все необходимые явления и в то же время не требующем непомерных вычислительных затрат.
Цель диссертации.
Изучение межслойного растрескивания слоистых композитов при низ-коэнергстических. ударах, приводящего к возникновению расслоений, а также исследование влияния таких дефектов на остаточную несущую способность.
Основные задачи.
построение математической модели, описывающей повреждение многослойного композита при низкоэнергетическом ударе и позволяющей учесть влияние волновых явлений и накопления рассеянных повреждений на конечную картину разрушения;
разработка и реализация алгоритма, позволяющего оценить уровень повреждения многослойного композита при низкоэнергетическом ударном воздействии;
- исследование влияния механических характеристик композита на картину и степень повреждения многослойного композита при низкоэнергетическом ударе.
Научная новизна.
В диссертационной работе на основе механики многослойных конструкций, предложенной В.В. Болотиным, построена математическая модель, описывающая повреждение многослойного композита при низкоэнергетическом ударе по поверхности и позволяющая учесть влияние волновых явлений и накопления рассеянных повреждений на конечную картину разрушения. Методом вычислительного эксперимента проведено параметрическое исследование влияния различных механических характеристик на конечную картину разрушения и общую повреждаемость многослойного композита при низкоэнергетическом ударном воздействии.
Практическая ценность работы.
Результаты работы в виде качественных выводов, а также в форме алгоритмов и программ могут быть использованы при расчете типовых конструкций из слоистых композитов при низкоэнергетическом ударе в трансвер-сальиом направлении.
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы доложены на III Всесоюзной конференции "Механика неоднородных структур" (Львов, 1991).
Объем работы.
Диссертация состоит из четырех глав, краткой сводки результатов и списка использованной литературы. Работа изложена на 127 стр. машинописного текста, содержит 37 рис. Библиография включает 137 наименований.