Об уточнении значений предела прочности перспективных композитов в случае неоднозначных диаграмм
Автор: Бабушкин А.В., Бабушкина А.В.
Статья в выпуске: 1, 2026 года.
Бесплатный доступ
Рассмотрена методика и принцип уточнения несущей способности или предела прочности композитов с использованием системы регистрации акустической эмиссии при неоднозначных диаграммах. Целью данной работы являлось повышение объективности результатов экспериментальных исследований механических характеристик композиционных волокнистых объемно армированных материалов с неоднозначной диаграммой нагружения на основе дополнительных измерений в процессе стандартных испытаний образцов. Получение массива новых, более объективных, данных о поведении перспективных композиционных материалов при деформировании и разрушении. В результате исследования механического поведения образцов вязанных 3D-углепластиков по стандартным методикам удалось зафиксировать и сформулировать понятие неоднозначной диаграммы деформирования (нагружения). Разработан алгоритм уточнения предела прочности (несущей способности) композиционных материалов в случае неоднозначности диаграмм деформирования или нагружения. Предел прочности или несущая способность при этом понимаются исключительно в интерпретации рассматриваемого стандарта. Алгоритм основан на понятии и алгоритме определения критического значения кумулятивной энергии акустической эмиссии в процессе деформирования образца композиционного материала - акустическом аналоге предела прочности (несущей способности). Алгоритм представляет собой анализ экстремумов аппроксимации повременной развертки энергетического параметра акустической эмиссии, полиномиальной функцией с выделением первичного локализованного массива этого параметра. Для анализа рассматривается гипотеза о том, что базовый параметр предела прочности (несущей способности) - Pcr располагается в районе половины расстояния между максимумом и минимумом первичного локализованного массива повременной развертки энергетического параметра акустической эмиссии. Проведен сравнительный анализ значений прочностей (несущей способности), полученных без применения и с применением гипотезы для перспективных 3D-углепластиков. Показана значительная эффективность описанного метода при, нередко, кратном изменении значений предела прочности или несущей способности композиционных материалов.
Экспериментальная механика композитов, 3d-углепластики, механические испытания композиционных материалов, неоднозначные диаграммы деформирования, система акустической эмиссии, физический отклик, алгоритм уточнения прочности объемно армированных композиционных материалов
Короткий адрес: https://sciup.org/146283351
IDR: 146283351 | УДК: 691.175.3 | DOI: 10.15593/perm.mech/2026.1.02
On the clarification of the ultimate strength values of promising composites in the case of ambiguous diagrams
The paper considers the methodology and principle of refining the load-carrying capacity or ultimate strength of composites using an acoustic emission recording system for ambiguous diagrams. The aim of this work was to increase the objectivity of the results of experimental studies of the mechanical characteristics of composite fiber-reinforced materials with an ambiguous loading diagram based on additional measurements during standard testing of specimen. Obtaining a set of new, more objective data on the behavior of promising composite materials during deformation and fracture. As a result of studying the mechanical behavior of knitted 3D carbon fiber specimen using standard methods, it was possible to record and formulate the concept of an ambiguous deformation (loading) diagram. An algorithm has been developed for refining the ultimate strength (load-bearing capacity) of composite materials in the case of ambiguity in deformation or loading diagrams. The ultimate strength or load-carrying capacity are understood solely in the interpretation of the standard in question. The algorithm is based on the concept and algorithm for determining the critical value of the cumulative energy of acoustic emission during the deformation of a composite material specimen - an acoustic analogue of the ultimate strength (load-carrying capacity). The algorithm is an analysis of the extrema of the approximation of the time-domain sweep of the energy parameter of acoustic emission, a polynomial function with the allocation of a primary localized array of this parameter. For the analysis, the hypothesis is considered that the basic parameter of the ultimate strength (load-carrying capacity) - Pcr is located in the region of half the distance between the maximum and minimum of the primary localized array of the time-based scan of the energy parameter of acoustic emission. A comparative analysis of the strength values (load-carrying capacity) obtained without and with the use of a hypothesis for promising 3D carbon fiber reinforced plastics was carried out. The significant efficiency of the described method is demonstrated, often with multiple changes in the values of the ultimate strength or load-carrying capacity of composite materials.
