Исследование устойчивости пологих панелей из гибридных материалов с разрушающимися слоями композита
Автор: Н. С. Азиков, А. В. Зинин
Журнал: Космические аппараты и технологии.
Рубрика: Новые материалы и технологии в космической технике
Статья в выпуске: 3, 2025 года.
Бесплатный доступ
Дан анализ влияния разрушающихся слоев в пологих панелях из гибридного материала на устойчивость при сжатии и сдвиге. Гибридный материал образован из блоков углепластика и стеклопластика. Блоки образуют симметричную структуру слоев относительно нейтральной поверхности. Решение задачи на собственные значения выполнено в перемещениях путем аппроксимации функции прогиба «балочными» функциями в зависимости от условий опирания на контуре панели. Определяются минимальные собственные значения – коэффициенты устойчивости и критические усилия сжатия и сдвига. Панель нагружается контурным усилием в долях критического усилия, решается задача закритического деформирования при аппроксимации прогиба в виде произведения неизвестной амплитуды и минимальной собственной формы. С помощью коэффициентов нагруженности слоев выполняется оценка несущей способности панели по моменту разрушения наиболее нагруженного слоя/слоев различной структуры с использованием критерия прочности Цая-Ву. Устанавливается предельное усилие, при котором в наиболее нагруженном слое коэффициент нагруженности Fp(i) конгруэнтен 1. Этот поврежденный слой заменяют фиктивным слоем, обладающим механическими свойствами связующего. Анализ послойного разрушения гибридных панелей ограничен пятью этапами нагружения. В результате исследований были найдены критические усилия сжатия и сдвига, позволяющие оценить влияние послойного разрушения гибридного материала на эти величины, и определен эффективный вариант армирования гибридного пакета.
Устойчивость, пологая панель, гибридный материал, послойное разрушение, критические усилия, предельное разрушающее усилие, критерий прочности
Короткий адрес: https://sciup.org/14134064
IDR: 14134064 | УДК: 539.3:534.1 | DOI: 10.26732/j.st.2025.3.05
Список литературы Исследование устойчивости пологих панелей из гибридных материалов с разрушающимися слоями композита
- Васильев В. В. Механика конструкций из композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1988. 272 с.
- Reddy J. N. Mechanics of laminated composite plates and shells. Theory and analysis, (2nd ed). New York, CRC Press, 2004, 831 p.
- Зинин А. В. Сопротивление малоцикловой усталости гибридных композиционных материалов и элементов летательных аппаратов из них: дис. …канд. техн. наук: 01.02.06 / Александр Владимирович Зинин. Москва, 1983. 221 с.
- Alarifi I. M. Hybrid Composite Materials and their Applications. – Woodhead Publishing, 2023, 322 p. doi: 10.1016/B 978-0-323-99126-1.00001-X.
- Swolfs Y., Gorbatikh L., Verpoest I. Fibre hybridisation in polymer composites: A review // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2014. Vol. 67, pp. 181–200. doi:10.1016/j.compositesa.2014.08.027.
- Зинин А. В., Азиков Н. С. Усталость и разрушение гибридных композиционных материалов при малоцикловом нагружении. В кн. Фундаментальные исследования и инновационные технологии в машиностроении. Научные труды VII Международной научной конференции. М., ИМАШ РАН, 2021. С. 110–112.
- Kiani Y. Free vibration of FG-CNT reinforced composite skew plates // Aerospace Science and Technology. 2016. Vol.58, pp. 130467–9. doi: 10.1016/j.ast.2016.08.018.
- Valvano S. and Carrera E. Multilayered plate elements with node- dependent kinematics for the analysis of composite and sandwich structures, Facta Univ., Ser.: Mech. Eng., 2017. Vol. 15, № 1, pp. 1–30. Doi: 10.22190/ FUME 170315001V.
- Azikov N. S., Zinin A. V., Gaidarzhi, Yu. V. and Saifullin I. Sh. Strength under Supercritical Deformation of Skew Composite Panels. Journal of Machinery Manufacture and Reliability, 2021, Vol. 50, № 5, pp. 430–437.
- Haldar S., Pal S., Kalita K., Sagunthala R. Free vibration of skew laminates – a brief review and some benchmark results. Transactions of the Royal Institution of Naval Architects. International Journal of Maritime Engineering. 2019, v. 161, Part A4, p.p. 357–380. doi: 10.3940/nna.ijme.20I9.a4.540.
- Азиков Н. С. Устойчивость слоистых композитных косоугольных панелей // Механика композиционных материалов и конструкций. 2004. Т. 10, № 1. С. 133–152.
- Srinivasa C. V., Suresh Y. J. and Kumar R. Buckling studies on laminated composite skew plates, Int. J. Corn- put. AppL, 2012, Vol. 37, № 1, pp. 35–47.
- Азиков Н. С., Зинин А. В. Влияние гибридизации слоистого композита на несущую способность пластин из стеклоуглепластика при комбинированном нагружении сжатием и сдвигом // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2024. № 2. С. 25–39.
- Нуримбетов А. У., Дудченко А. А. Современное состояние вопроса анализа собственных частот и форм колебаний конструкции из композиционных материалов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2018. Т. 14, № 4. С. 323–336 doi: 10.22363/1815-5235-2018-14-4-323-336.
- Xiang Y., Lai S. K., Zhou L., Lim C. W. DSC-Ritz element method for vibration analysis of rectangular Mindlin plates with mixed edge supports. European Journal of Mechanics, A/Solids. 2010, Vol. 29(4), pp.619–628. doi:10.1016/j.euromechsol.2009.12.007.
- Karami C, Shahpari S. A. and Malekzadeh P. DQM analysis of skewed and trapezoidal laminated plates, Compos. Struct., 2003, Vol. 59, № 3, pp. 393–402. https://doi.org/10.1016/S 0263-8223(02)00188-5.
- Maji A., Mahato P. Kr. Development and applications of shear deformation theories for laminated composite plates: An overview. Journal of Thermoplastic Composite Materials, 2020, 089270572093076, pp.1–44 doi: 10.1177/0892705720930765.
- Azikov N. S., Zinin A. V. A Destruction Model for an Anisogrid Composite Structure // Journal of Machinery Manufacture and Reliability, 2018, Vol. 47, № 5, pp. 423–429.
- Волков Е. А. Численные методы. М.: Наука, 1982. 56 c.
