Анализ прочности элементов конструкций из слоистых композитов

Авторы: Липатов А.С.
Опубликовано в выпуске: #3(56)/2021
DOI: 10.18698/2541-8009-2021-3-683
Раздел: Механика | Рубрика: Механика деформируемого твердого тела
Ключевые слова: прочность композитов, слоистые композиционные материалы, препреги, композитные материалы, критерий максимальных напряжений, испытание на растяжение, метод конечных элементов, ANSYS Workbench
Опубликовано: 01.04.2021

Одним из преимуществ композитов является то, что материал и конструкция создаются инженером одновременно. Это позволяет добиваться максимальной эффективности в использовании данного материала, но в то же время приводит к необходимости разработки новых подходов к оценке прочностной надежности материала в каждом конкретном его применении. Настоящая работа посвящена исследованию прочности слоистых волокнистых композиционных материалов, применяемых, в частности, для лопаток вентиляторов авиационных двигателей. С этой целью проведен виртуальный эксперимент, позволяющий оптимизировать макроструктуру материала. Преимуществом такого подхода является получение достоверных сведений о прочности и надежности элементов конструкции без проведения дорогостоящих натурных испытаний, на основе разработанной математической модели образца материала и виртуального эксперимента, с применением современных методов анализа прочности.

Литература

[1] Каримбаев Т.Д. Создание деталей и узлов авиационных двигателей с применением композиционных материалов на основе инновационных решений. Вестник УГАТУ, 2019, т. 23, № 2, с. 33–43.

[2] Новиков А.С., Каримбаев Т.Д., Луппов А.А. и др. Инновации при применении композиционных материалов в авиационных двигателях. Двигатель, 2015, № 2, с. 6–9.

[3] Новиков А.С., Каримбаев Т.Д. Рабочие лопатки вентиляторов большой степени двухконтурности для перспективных ТРДД. Двигатель, 2015, № 5, с. 6–11.

[4] Липатов А.С. Исследование прочности слоистых композиционных материалов с концентраторами напряжений в виде выточек. Политехнический молодежный журнал, 2020, № 8. DOI: http://dx.doi.org/10.18698/2541-8009-2020-8-633

[5] Нелюб В.А. Технологии получения препрегов. Все материалы. Энциклопедический справочник, 2013, № 3, с. 12–17.

[6] Мишкин С.И., Малаховский С.С. Быстроотверждаемые связующие и препреги: получение, свойства и области применения (обзор). Труды ВИАМ, 2019, № 5. DOI: https://doi.org/10.18577/2307-6046-2019-0-5-32-40

[7] Гриневич Д.В., Яковлев Н.О., Славин А.В. Критерии разрушения полимерных композиционных материалов (обзор). Труды ВИАМ, 2019, № 7. DOI: https://doi.org/10.18577/2307-6046-2019-0-7-92-111

[8] Скворцов Ю.В. Механика композиционных материалов. Самара, СГАУ, 2013.

[9] Орешко Е.И., Ерасов В.С., Гриневич Д.В. и др. Обзор критериев прочности материалов. Труды ВИАМ, 2019, № 9. DOI: https://doi.org/10.18577/2307-6046-2019-0-9-108-126

[10] ANSYS Documentation. Release 17.2. ANSYS, Inc., 2016.