Бондарчук Д.А., Федулов Б.Н., Федоренко А.Н., Ломакин Е.В. Анализ остаточных напряжений в слоистых композитах на примере симметричной схемы армирования [0°/90°] // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Lomakin E.V. The analysis of residual stresses in layered composites with [0°/90°] layup. 1 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия 2 Сколковский институт науки и технологий, Москва, Россия О СТАТЬЕ АННОТАЦИЯ Получена: 12 апреля 2019 г. Принята: 28 августа 2019 г. Опубликована: 17 октября 2019 г.В последние десятилетия повышенное внимание уделяется глубокому пониманию процессов, вызванных остаточными напряжениями в слоистых композитах, а именно искажению формы и возможному повреждению изделия еще на стадии его изготовления. Наличие остаточных напряжений в композиционных материалах вызывает появление таких дефектов, как деламинация, коробление, а также микротрещины в связующем, что в свою очередь оказывает существенное влияние на статическую и усталостную прочность созданного на их основе изделия.В настоящей работе рассмотрено изменение распределения поля остаточных напряжений в образце из известного материала AS4/8552-1 с укладкой слоев [0°/90°]n в процессе отверждения, и проанализированы напряжения на свободном крае после разреза образца вдоль направления армирования. Модель отверждения численно реализована при помощи пакета конечно-элементного моделирования ABAQUS с использованием специально разработанных пользовательских подпрограмм. Для моделирования отверждения решалась связанная тепловая и прочностная задача в условиях плоской деформации. Показано существенное различие остаточных напряжений на свободном крае до и после механического среза. Рассчитанные остаточные напряжения далее использованы для анализа развития разрушения композита при одноосном растяжении. В результате моделирования нагружения композита до разрушения с учетом остаточных напряжений выявлено, что растяжение приводит к продольному растрескиванию матрицы в слоях, где ориентация армирования совпадает с направлением приложения нагрузки. В то же время при игнорировании остаточных напряжений появление таких дефектов не наблюдается. В исследовании показано, что остаточные напряжения влияют как на прочность материала, так и на тип разрушения. © ПНИПУ Ключевые слова:остаточные напряжения, композит, свободный край, разрушение, математическое моделирование, ABAQUS. Бондарчук Дарья Александровна -асп.,Recently an increased attention has been paid to the deep understanding of the processes caused by residual stresses in laminated composites, specifically, shape distortion and possible product damages at the stage of manufacturing. The presence of residual stresses in a composite material affects the occurrence of such defects as delamination, warping, as well as the appearance of microcracks in a matrix of a material, which has a significant impact on the static and fatigue strength of the product made of composite materials.This paper considers a change in the distribution o...
Last decades, increased attention is paid to the deep understanding of the process induced residual stresses (locked-in) and their effect on shape distortion and fracture. Residual stresses evaluation is particularly important in multilayered composites with anisotropic thermo-mechanical properties, where the ply orientations and stacking sequences highly influence the appearing of manufacturing stresses. In the present study, the effect of free edge on residual stresses inherited during manufacturing of thermoset multilayered composites was investigated. In order to understand the stress-strain state in samples after free edge cut a simplified 2D plane strain finite element analysis was performed. Many phenomena, such as sensitivity of the results to the size of the numerical grid, stress redistribution and size of the area affected by free edge was analyzed. In the current research, the behavior of AS4/8552-1 carbon-epoxy composite during manufacturing cycle was studied by means of finite element modeling in ABAQUS. To describe the behavior of the composite material during the manufacturing process − including processes of formation, polymerization, development of residual strains and stresses was done by developed user subroutine-UMAT, describing the visco-elastic material behavior of the material. The program was implemented in ABAQUS and validated on the basis of literature data. The results of the study can be applied for prediction of residual stresses in composite structure by means of virtual simulation and further understanding the nature of fracture of composites.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.