Двухпараметрическая модель разрушения тканевого стеклопластика с отверстиями при растяжении

Abstract

Полимерные композиты, армированные тканями, деформируются нелинейно даже при растяжении вдоль нитей основы или утка, что определяется регулярным переплетением нитей. Отмеченная нелинейность деформирования и нехрупкость разрушения существенно затрудняют расчётный анализ прочности таких материалов в присутствии концентраторов (отверстий и вырезов), поскольку в коммерческих пакетах, реализующих метод конечных элементов, нет стандартных нелинейных моделей деформирования и разрушения композитов. В данной работе предложено использовать линеаризацию диаграммы растяжения вплоть до разрушения и теорию критических расстояний, которая широко применяется при анализе нагрузок разрушения элементов конструкций с концентраторами напряжений. В этой теории усреднённое на критическом расстоянии А напряжение в зоне концентратора предлагается сравнивать с эффективным предельным напряжением F* на базе известного энергетического подхода Г. Нейбера. Размер элемента задаётся при создании сетки конечных элементов и должен быть равен критическому расстоянию A. При аналитическом прогнозировании хрупкой прочности пластины конечной ширины с отверстием при растяжении предложено использовать модифицированный двухпараметрический критерий Айзенмана и Камински [1], в котором вместо предела прочности F материала вводится эффективное предельное напряжение F*. Экспериментальные исследования прочности тканевого стеклопластика с отверстиями различного диаметра при растяжении вдоль волокон основы показали справедливость такого подхода.