Анализ параметров трещиностойкости на свободной границе в слоистых композитахстатья
Статья опубликована в журнале из списка RSCI Web of Science
Статья опубликована в журнале из перечня ВАК
Статья опубликована в журнале из списка Web of Science и/или Scopus
Дата последнего поиска статьи во внешних источниках: 1 апреля 2022 г.
Аннотация:Изучено влияние наличия остаточных напряжений в образце углерод-эпоксидного композита,сформировавшихся в процессе его производства, на такие возможные дефекты, как межслоевоерасслоение, коробление и появление повреждений в связующем. Исследование посвящено анализу напряженно-деформированного состояния в образцах из материала AS4/8552-1 с укладкой слоев [0°/90°]n вблизи зоны дефекта и на свободном крае в течение цикла отверждения, а также приприложении нагрузки на образец. Также при помощи разработанных моделей анализировалосьНДС на свободной кромке композитного материала, рассматривалось разрезание композитнойпластины на две части.Для моделирования процесса отверждения решалась связанная тепловая и прочностнаязадача в условиях плоской деформации. Для описания поведения композитного материала впроцессе производства, включая процессы формования, полимеризации, развития остаточныхнапряжений и деформаций, была разработана и реализована специальная пользовательскаяподпрограмма для ПО ABAQUS. Для образцов с имеющимся расслоением была исследованаистория изменения величин интенсивности высвобождения энергии в режимах раскрытия трещины по механизму нормального отрыва и поперечного сдвига в процессе полимеризации ипоследующего разрезания с образованием свободного края, а также при приложении однооснойразрушающей нагрузки. Также проанализированы параметры трещиностойкости для полимеризованного образца после образования свободной кромки, и при приложении одноосной растягивающей нагрузки.В результате моделирования нагружения композита до разрушения с учетом остаточныхнапряжений выявлено, что растяжение приводит к продольному растрескиванию матрицы вслоях, где ориентация армирования совпадает с направлением приложения нагрузки. В то жевремя при игнорировании остаточных напряжений появление таких дефектов не наблюдается. Висследовании показано, что остаточные напряжения влияют как на прочность материала, так ина тип разрушения. В исследовании показано, что остаточные напряжения влияют на прочностькомпозита, характер разрушения, а также величины параметров трещиностойкости.