Моделирование и разработка трехслойных композиционных материалов с сотовым заполнителем

Разработана математическая модель многоуровневой структуры трехслойного материала с сотовым заполнителем на основе тканевого композита, позволяющая рассчитывать эффективные упругие и прочностные характеристики материала. Модель основана на использовании метода асимптотического осреднения иерархических периодических структур. Представлены примеры численных конечно-элементных расчетов сотовых структур. Разработана технология изготовления трехслойного сотового композиционного материала на основе стеклотканей, модифицированного винилэфирного связующего и стеклосотопласта с применением метода инфузии. Проведено детальное компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния панели из трехслойного сотового материала при четырехточечном изгибе, которое позволило выявить особенности разрушения такого типа конструкций вследствие локальных напряжений сдвига в зонах приложения нагрузки.

Литература

[1] Fleck N.A., Deshpande V.S. The resistance of clamped sandwich beams to shock loading // J. Appl Mech 2004. Vol. 71. P. 386-401.

[2] Xue Z., Hutchinson J.W. Preliminary assessment of sandwich plates subject to blast loads // Int. J. Mech. Sci. 2003. Vol. 45. P. 687-705.

[3] Расчет трехслойных конструкций: Справочник / В.Н. Кобелев, Л.М. Коварский, С.И. Тимофеев; под общ. ред. В.Н. Кобелева. М.: Машиностроение, 1984. 304 с.

[4] Александров А.Я., Бородин М.Я., Павлов В.В. Конструкции с заполнителями из пенопластов. М.: Машиностроение, 1972. 212 с.

[5] Димитриенко Ю.И., Соколов А.П. Многомасштабное моделирование упругих композиционных материалов // Математическое моделирование. 2012. Т. 24. № 5. С. 3-20.

[6] Димитриенко Ю.И., Кашкаров А.И. Расчет эффективных характеристик композитов с периодической структурой методом конечных элементов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. № 2. 2002. С. 95-108.

[7] Димитриенко Ю.И., Соколов А.П. Система автоматизированного прогнозирования свойств композиционных материалов // Информационные технологии. 2008. № 8. С. 31-38.

[8] Численное и экспериментальное моделирование прочностных характеристик сферопластиков / Ю.И. Димитриенко, С.В. Сборщиков, А.П. Соколов, Д.Н. Садовничий, Б.Р. Гафаров // Композиты и наноструктуры. 2013. № 3. С. 35-51.

[9] Димитриенко Ю.И., Сборщиков С.В., Соколов А.П. Численное моделирование микроразрушения и прочностных характеристик пространственно-армированных композитов // Механика композиционных материалов и конструкций. 2013. Т. 19. № 3. С. 365-383.

[10] Димитриенко Ю.И., Сборщиков С.В., Соколов А.П., Шпакова Ю.В. Численное моделирование процессов разрушения тканевых композитов // Вычислительная механика сплошной среды. 2013. Т. 6. № 4. С. 389-402. DOI: 10.7242/19996691/2013.6.4.43.

[11] Димитриенко Ю.И. Тензорный анализ. Механика сплошной среды. Т. 1. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2011. 463 с.

[12] Димитриенко Ю.И. Механика композиционных материалов при высоких температурах. М.: Машиностроение. 1997. 366 с.

[13] Димитриенко Ю.И. Основы механики твердого тела. Механика сплошной среды. Т. 4. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2013. 624 с.

[14] Dimitrienko Yu.I. A structural thermo-mechanical model of textile composite materials at high temperatures // Composites Science and Technology. 1999. Vol. 59. No. 7. P. 1041-1053.