Исследование напряженно-деформированного состояния проушин из анизотропного короткоармированного композиционного материала
Автор: Куркин Евгений Игоревич, Садыкова Владислава Олеговна, Спирина Мария Олеговна
Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc
Рубрика: Авиационная и ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 6-1 т.19, 2017 года.
Бесплатный доступ
Проведено исследование напряженно-деформированного состояния проушин из короткоармированного композиционного материала PEEK 90HMF20. Рассмотрен вопрос моделирования анизотропии механических характеристик изделий с учетом направления армирующих волокон. Рассмотрено два размера проушин. В программном комплексе Moldex 3D произведен расчет литья пластины и определена ориентация волокон. В модуле Digimat MAP построена модель переноса информации об ориентации волокон при вырезке проушин из пластины заготовки. Полученный тензор ориентации использован при построении многоуровневой модели материала в системе Digimat. Расчет напряженно-деформированного состояния проушин выполнен в программном комплексе Ansys Workbench. Для каждого размера проушин были определены поля модуля перемещений и эквивалентных напряжений, а также оценена овализация отверстия. Построены зависимости овализации отверстия проушины от силы ее растяжения для каждого размера проушин. Проведено сравнение жесткости проушин, вырезанных вдоль и поперек направления литья пластины - заготовки.
Композиционный материал, проушина, короткие волокна, напряженно-деформированное состояние
Короткий адрес: https://sciup.org/148205395
IDR: 148205395 | УДК: 678.027
Stress-strain state analysis of the lugs made from an anisotropic composite material reinforced by short fibers
The stress-strain state of the lugs made from PEEK 90HMF20 composite material reinforced by short fibers was analyzed. The problem of modeling the anisotropy of the mechanical characteristics of parts taking into account the direction of reinforcing fibers was discussed. Two sizes of lugs were considered. In Moldex 3D system the molding of the plate and determination of the orientation of the fibers was calculated. In the module Digimat MAP a model for transferring information about the orientation of the fibers when cutting the lugs from the plate is constructed. The received orientation tensor is used to construct a multi-level material model in the Digimat system. Calculation of the stress-strain state of the lugs was performed in the ANSYS Workbench. For each lug size, the displacement module fields and equivalent stresses were determined, and hole ovalization was also evaluated. The dependencies of the ovalization of the lug hole on the force of its extension for each size of the lugs were constructed. The stiffness of the lugs, cut along and across the direction of molding of the plate, was compared.
Список литературы Исследование напряженно-деформированного состояния проушин из анизотропного короткоармированного композиционного материала
- Fu S-Y, Lauke B, Mai Y-W. Science and engineering of short fibre reinforced polymer composites//Cambridge: Woodhead Publishing Limited; 2009. 364 с.
- Основные характеристики материала PEEK 90HMF20 фирмы Victrex . URL: https://www.victrex.com/~/media/datasheets/victrex_tds_90hmf20.pdf (дата обращения 23.10.2017).
- Ready for take-off: Doors on the A350 with a primary structural component made from Victrex polymer URL: https://www.victrex.com/en/news/2015/09/airbus-bracket (дата обращения 23.10.2017).
- Space Environmental Testing of PEEK and PFA sample (ExHAM-PEEK) URL: https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/2009.html (дата обращения 23.10.2017).
- Huan-Chang Tseng, Rong-Yeu Chang, Chia-Hsiang Hsu Numerical predictions of fiber orientation and mechanical properties for injection-molded long-glass-fiber thermoplastic composites//Composites Science and Technology 150, 2017. С. 181-186.
- Huan-Chang Tseng, Rong-Yeu Chang, Chia-Hsiang Hsu Improved fiber orientation predictions for injection molded fiber//Composites Composites: Part A 99,2017. С. 65-75.
- Modelling of multilayer actuator layers by homogenisation technique using Digimat software/Tomasz Trzepiecińskia, Grażyna Ryzińskaa, Mojtaba Biglara, Magdalena Gromadab//Ceramics International 43, 2017. С. 3259-3266.
- Основные характеристики материала PEEK 90HMF40 фирмы Victrex URL: https://www.victrex.com/~/media/datasheets/victrex_tds_90hmf40.pdf (дата обращения 23.10.2017).
- Барвинский И. Основы инженерных расчетов литья термопластов: технологические параметры//CADmaster. 2015. № 2.
- Stéphane Berbenni, Laurent Capolungo A Mori-Tanaka homogenization scheme for non-linear elasto-viscoplastic heterogeneous materials based on translated fields: An affine extension//C. R. Mecanique 343, 2015. С 95-106.
- Influence of meso-structure and chemical composition on FDM 3D-printed parts/Gianluca Alaimo, Stefania Marconi, Luca Costato, Ferdinando Auricchio//Composites Part B 113, 2017. С. 371-380.
