Новый подход для численной оценки разрушения композитного замкового соединения «ласточкин хвост» при растягивающей нагрузке

Предложен и апробирован новый подход к оценке напряженно-деформированного состояния и определению областей разрушения толстостенных клиновидных композитных элементов. Подход не предполагает рассмотрение в явном виде таких особенностей мезоструктуры, как обрывы слоев и смоляные карманы. Структурная модель полимерного композитного материала, основанная на мультифазном конечно-элементном подходе, была расширена для описания объемного напряженно-деформированного состояния. Модель состояла из ортотропных линейноупругих и изотропных упругопластичных подэлементов, моделирующих свойства волокон и матрицы соответственно. При описании нелинейного отклика в модели было принято предположение о независимости кривой сдвига от вида напряженно-деформированного состояния. Калибровка межслойного нелинейного отклика структурной модели была выполнена с использованием результатов испытаний образцов с V-образным надрезом при комбинированном нагружении. Затем верифицированная модель использовалась для определения нагрузки расслоения образцов типа «ласточкин хвост». Нагрузку расслоения образцов типа «ласточкин хвост» оценивали по критериям разрушения Дэниела и Хашина: выполнены расчетные исследования для оценки влияния межслойной прочности и угла клина на нагрузку разрушения образцов. На основе полученных результатов была предложена методика определения рациональных параметров замкового соединения типа «ласточкин хвост». Установлено, что предложенный подход может быть эффективен для оценки прочности и анализа нелинейного поведения клиновидных толстостенных композитных конструкций при межслойных сдвиговых деформациях до 6 %.