Многоуровневая расчетно-экспериментальная система для анализа прочности и жесткости элементов конструкций из короткоармированных композитов
Автор: Комаров Валерий Андреевич, Куркин Евгений Игоревич, Спирина Мария Олеговна, Чертыковцева Владислава 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
Разработана многуровневая расчетно-экспериментальная система для анализа прочности и жесткости элементов конструкций из короткоармированных композитов, объединяющая модели ориентации армирующих волокон, механических характеристик анизотропного материала, конечно-элементную модель изделия. Экспериментальное подтверждение системы представлено на основе исследования жесткости и прочности образцов проушин из короткоармированного композиционного материала PEEK 90HMF20 двух типоразмеров, вырезанных из пластины вдоль и поперек направления литья. В системе Moldex3D построена модель литья, предсказывающая ориентацию армирующих волокон. Верификация модели литья проведена с помощью экспериментальной оценки структуры материала на электронном микроскопе TESCAN VEGA. Механическая модель анизотропного материала построена в системе Digimat методом реверс-инжиниринга на основе результатов обработки экспериментов по изучению характеристик плоских образцов, вырезанных из пластины под углами 0°, 45° и 90° к направлению литья. Конечно-элементная модель проушин, учитывающая анизотропию материала в каждой ячейке, создана в системе ANSYS Workbench с подключением модуля Digimat CAE. Показано, что критерий Цая-Хилла для трансверсально-изотропных тел (3D), с использованием постановки первого разрушенного псевдо-зерна FPGF позволяет достоверно предсказывать несущую способность конструкций, изготавливаемых литьем из короткоармированных материалов.
Композиционный материал, проушина, короткие волокна, напряженно-деформированное состояние
Короткий адрес: https://sciup.org/148205394
IDR: 148205394
Список литературы Многоуровневая расчетно-экспериментальная система для анализа прочности и жесткости элементов конструкций из короткоармированных композитов
- Мэттьюз Ф., Роллингс Р. Мир материалов и технологий. Композиционные материалы. Механика и технология. М.: Техносфера, 2004. 408 с.
- 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 Victrex PEEK 90HMF20. URL: https://www.victrex.com/~/media/datasheets/victrex_tds_90hmf20.pdf (дата обращения 14.10.2017).
- 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 14.10.2017).
- Space Environmental Testing of PEEK and PFA sample (ExHAM-PEEK). URL: https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/2009.html (дата обращения 14.10.2017).
- Tseng H.-C., Chang R.-Y., Hsu C.-H. Numerical predictions of fiber orientation and mechanical properties for injection-molded long-glass-fiber thermoplastic composites//Composites Science and Technology V. 150, 2017. P. 181-186.
- Tseng H.-C., Chang R.-Y., Hsu C.-H. Improved fiber orientation predictions for injection molded fiber, Composites Composites: Part A. V. 99, 2017. P. 65-75.
- Trzepiecińskia T., Ryzińskaa G., Biglara M., Gromadab M. Modelling of multilayer actuator layers by homogenisation technique using Digimat software//Ceramics International V. 43, 2017. P. 3259-3266.
- Расчётно-экспериментальный анализ прочности изделий из тканевого эпоксидного углепластика/В.А. Комаров, Е.А. Кишов, Р.В. Чарквиани, А.А. Павлов//Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2015. Т.14, № 2. С. 106-112.
- Kammoun S., Doghri I., Adam L., Robert G., Delannay L. First pseudo-grain failure model for inelastic composites with misaligned short fibers, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, V. 42, 2011. P. 1892-1902.
- Основные характеристики материала Victrex PEEK 90HMF40. URL: https://www.victrex.com/~/media/datasheets/victrex_tds_90hmf40.pdf (дата обращения 14.10.2017).
- Барвинский И. Основы инженерных расчетов литья термопластов: технологические параметры//CADmaster. 2015. № 2.
