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...