Отличный автор! Большое спасибо!
Информация о работе
Подробнее о работе
Критерии определения объемной составляющей связующего в полимерных композиционных материалах и его учет в проектировании агрегатов
- 101 страниц
- 2020 год
- 2 просмотра
- 0 покупок
Гарантия сервиса Автор24
Уникальность не ниже 50%
Фрагменты работ
Изделия из композитных материалов естественно сложнее, чем изделия из алюминиевых сплавов. И естественно, расчет композитных конструкций на начальных этапах стал так же сложнее, и имеет свои особенности. Механика композита стала уже давно понятна и благодаря трудам ученых и более доступна для всех [1, 2, 7, 11, 12, 15, 32, 36, 39]. Исследование композитных материалов с точки зрения их макромеханики дало возможность рассчитывать механические свойства таких материалов на основе изучения компонентов по отдельности и с учетом их взаимного влияния [13, 17, 18, 20, 21, 25].
При проектировании каких либо конструкций из изотропных материалов проектировщик совершенно просто может получить напряженно деформированное состояние конструкции, что гораздо сложнее сделать для композитных конструкций. Для того что бы хоть как то оценить НДС конструкции из ортотропных материалов требуется решить ряд вопросов касающихся количества слоев, обобщенных параметров модулей упругости и сдвига, которые получаются с учетом характеристик монослоя. Для расчета или получения таких характеристик монослоя проводятся эксперименты, или они могут быть рассчитаны с помощью математических макромоделей композитного монослоя. Существуют и конечно элементные методы для расчета таких характеристик монослоя, что существенно облегчает задачу проектировщику [13, 17, 20, 21]. Согласно различным методам расчета как будет рассмотрено в главе
2 требуется рассчитать технические постоянные зависящие от объемного содержания компонентов, а именно объема армирующего компонента и объема связующего. В свою очередь как задавать объем армирования и чем вообще оперировать при самом начале расчета, который предопределяют все остальные характеристики композитного пакета конкретных предложений нет, кроме проведения экспериментов и испытаний. Что естественно обосновано с точки
зрения поверочных расчетов, оптимизационных расчетов и тд. Но так как уже есть возможность вести различные проектировочные расчеты с более точным теоретическим определением технических постоянных, а особенно при ситуации, когда материал например на производстве новый, то нужно правильно учитывать объем армирования и как следствие объем связующего.
Введение…………………………………………………………………………..…6
ГЛАВА 1 Общие сведения о полимерно-композитных материалах и область их
применения…………………………………………………………………..………8
1.1 Область применения и проблемы композитов в авиации…………..………...8
1.1.1 Обзор существующих решений………………………...………..………..8
1.1.2 Общие проблемы при проектировании КМ деталей…………...………..9
1.2 Компоненты композитного материала………………………………….……13
1.2.1 Наполнитель…………………………………………………………...….13
1.2.2 Связующее…………………………………………………………..…….16
1.3 Вопросы проектирования КМ деталей……………………………..…………18
1.3.1 Механические свойства КМ……………………………………….……..19
1.3.2 Методы производства КМ деталей………………………………..……..20 1.3.3 Виды соединений КМ деталей……………………………………..…….23
1.4 Учет массы, роль компонентов в прочности…………………………………24
1.4.1 Контролирование массы……………………………………………….…24
1.4.2 Контроль массы на этапе проектирования………………………..……25
1.4.3 Ткань и связующее с точки зрения прочности………………..…..……26
Глава 2. Анализ параметров монослоя. Нахождение критериев объема компонентов…………………………………………………………….………….31
2.1 Прочностной расчет тонкостенных конструкций, обзор алгоритмов методов расчета………………………………………………………………………………31
2.1.1 Общие положения о композитных конструкциях………………..…….31
2.1.2 Системы координат композитных конструкций…………………..……32
2.1.3 Аналитические методы…………………………………………...………33
2.1.4 Численные методы………………………………………………....……..37
2.2 Критерии прочности КМ конструкции………………………………..….…..39
2.2.1 Критерий прочности Цая-Хилла…………………………...……...……..44
9
2.3 Получение характеристик монослоя………………………………………….45
2.3.1 Аналитический метод……………………………………………...……..46
2.3.2 Численные методы на примере ANSYS…………………………………50
2.4 Получение механических характеристик монослоя методом конечных
элементов. Определение оптимального объема связующего………….………..55
2.4.1 Получение массовых характеристик монослоя из реальной ткани и связующего………………………………….……………………………………...55
2.4.2 Определение технических постоянных в ANSYS Material designer……………………………………………………………………………...61
2.4.3 Роль объема армирования с точки зрения коэффициента запаса прочности………………………………………………………….…………..……67
3 Глава Проектировочный расчет кессона спортивного планера и проверка его в ANSYS Composites……………………………………………………………..….80
3.1 Постановка задачи……………………………………………………………..80
3.2 Нормирование нагрузок. Прочностной и проектировочный расчет…..…....80
3.3 Проверка решения в ANSYS Composites…………………………….……….87
Заключение………………………………………………………………………….92
Изделия из композитных материалов естественно сложнее, чем изделия из алюминиевых сплавов. И естественно, расчет композитных конструкций на начальных этапах стал так же сложнее, и имеет свои особенности. Механика композита стала уже давно понятна и благодаря трудам ученых и более доступна для всех [1, 2, 7, 11, 12, 15, 32, 36, 39]. Исследование композитных материалов с точки зрения их макромеханики дало возможность рассчитывать механические свойства таких материалов на основе изучения компонентов по отдельности и с учетом их взаимного влияния [13, 17, 18, 20, 21, 25].
При проектировании каких либо конструкций из изотропных материалов проектировщик совершенно просто может получить напряженно деформированное состояние конструкции, что гораздо сложнее сделать для композитных конструкций. Для того что бы хоть как то оценить НДС конструкции из ортотропных материалов требуется решить ряд вопросов касающихся количества слоев, обобщенных параметров модулей упругости и сдвига, которые получаются с учетом характеристик монослоя. Для расчета или получения таких характеристик монослоя проводятся эксперименты, или они могут быть рассчитаны с помощью математических макромоделей композитного монослоя. Существуют и конечно элементные методы для расчета таких характеристик монослоя, что существенно облегчает задачу проектировщику [13, 17, 20, 21]. Согласно различным методам расчета как будет рассмотрено в главе
2 требуется рассчитать технические постоянные зависящие от объемного содержания компонентов, а именно объема армирующего компонента и объема связующего. В свою очередь как задавать объем армирования и чем вообще оперировать при самом начале расчета, который предопределяют все остальные характеристики композитного пакета конкретных предложений нет, кроме проведения экспериментов и испытаний. Что естественно обосновано с точки
зрения поверочных расчетов, оптимизационных расчетов и тд. Но так как уже есть возможность вести различные проектировочные расчеты с более точным теоретическим определением технических постоянных, а особенно при ситуации, когда материал например на производстве новый, то нужно правильно учитывать объем армирования и как следствие объем связующего.
1. Васильев В. В. Механика конструкций из композиционных материалов.
М: Машино-строение, 1988.
2. Муйземнек А.Ю. Механика деформирования и разрушения полимерных слоистых композиционных материалов: учебное пособие / А.Ю. Муйземнек, Е.Д. Карташова. - Пенза: Изд-во ПГУ, 2017. -77 с.
3. Лекции по теории оболочек и пластин. Учебное пособие / В.А. Костин. КНИТУ-КАИ.
4. Лекции по сопротивлению материалов. Учебное пособие / А.Ю. Одиноков. Под редакцией члена-корреспондента АН РТ В.Н. Паймушина. Казан.гос.тенх.ун-т. Казань, 2007. 164 с.
5. Идентификация механических характеристик армированных волокнами композитов. Р. А. Каюмов, С.А. Луканкин, В.Н. Паймушин, С.А. Холмогоров / Ученые записки Казанского университета том 157, кв 4. 2015, - 21 с.
6. Афанасьев А.В., Дудченко А.А., Рабинский Л.Н. Влияние тканых
слоев на остаточное напряженно-деформированное состояние изделий из
полимерных композиционных материалов. // Электр.журнал «Труды МАИ».
2010. - №37.
7. Михаил Ю.А. Конструкционные полимерные композиционные материалы. - Москва: Изд-во НОТ. 2008. - 822 с.
8. Афанасьев А.В., Рабинский Л.Н., Шершак П.В. Экспериментальное
определение деформационных и прочностных характеристик полимерных
композиционных материалов. // Механика композиционных материалов и
конструкций. 2010 –т. 16, №2. - с. 214-222.
9. Афанасьев А.В., Комков В.А., Рабинский Л.Н. Определение
механических характеристик материалов, состоящих из различных типов КМ
// Материалы международной конференции "Математические модели
физических процессов" Таганрог: НП «ЦРЛ» 2008 г. - с186.
10. Вишняков, Л.Р. Композиционные материалы: справочник / Л.Р. Виш-
103
няков, Т.В. Грудина, В.Х. Кадыров [и др.]. - Киев : Наукова думка, 1985. - 592 с.
11. Бартинев, Г.М. Физика и механика полимеров / Г.М. Бартинев, Ю.В.
Зеленов. - М.: Высшая школа, 1983. - 391 с.
12. Нильсен, Л. Механические свойства полимеров и полимерных компо-
зиций / Л. Нильсен ; пер. с англ. - М. : Химия, 1978. - 312 с.
13. Труевцев, Н.Н. Моделирование текстиля методом конечных элемен-
тов / Н.Н. Труевцев // Технический текстиль, 2007, №15. - С.25-31.
14. Kelly, A., Tyson R. Fiber Strengthened Materials / A. Kelly, R. Tyson //
Second International Materials Symp. - Univ.Calif, 1964.
15. Хилл, Р. Теория механических свойств волокнистых композиционных
материалов. Упругое поведение. Механика / Р. Хилл ; сб. пер. - 1966. - Т. 96. - №
2
- С.317-349.
16. Тимошенко, С.П. Сопротивление материалов. Т.2 / С.П. Тимошенко. -
М. : Наука, 1965. - 480 с.
17. Bogdanovich, A.E. Multi-scale modeling, stress and failure analyses of 3-D
woven composites / A.E. Bogdanovich // Journal of Materials Science, 2006, Vol.41,
№20. - P.6547-6590.
Форма заказа новой работы
Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям
