Статьи автора

Моделирование кратковременной ползучести волокнистых материалов при учете пластического деформирования компонентов композиции

от 01.01.2025

Разработана численно-аналитическая модель структурной механики многонаправленно армированных металлокомпозитов, работающих в условиях кратковременной ползучести. Материалы компонентов металлокомпозиции однородны и изотропны; учитываются их термочувствительность и термоупругопластическое деформирование. Пластическое поведение фаз композиции описывается соотношениями теории течения с изотропным упрочнением. В качестве параметра поврежденности компонентов металлокомпозиции используется их относительная механическая деформация, накопленная в процессе нагружения, – деформационный критерий разрушения при кратковременной ползучести металлов. Для построения указанной математической модели в силу существенной ее физической нелинейности применен алгоритм переменных шагов по времени. Линеаризация определяющих уравнений для компонентов и металлокомпозиции в целом на каждом шаге по времени осуществляется с применением метода, аналогичного методу секущего модуля. На примере безмоментных цилиндрических оболочек продемонстрировано: в силу существенно физической нелинейности моделируемой задачи варьирование структуры армирования в металлокомпозитных конструкциях, работающих в условиях кратковременной ползучести, оказывает существенно большее влияние на их механический отклик, чем при работе в условиях термоупругого деформирования. С повышением температуры эксплуатации металлокомпозитного изделия это влияние резко возрастает. При некоторых, в частности рациональных, структурах армирования материалы металлокомпозиции изделия могут деформироваться, проявляя признаки, присущие ограниченной ползучести. При таких структурах армирования конструкция может эффективно работать и в условиях длительного нагружения, а не только при кратковременной ползучести.

35 0

Прогнозирование несущей способности искривленных вращающихся армированных дисков из жесткопластических разнопротивляющихся материалов

от 01.04.2025

Сормулирована задача на условный экстремум, позволяющая определять по второму предельному состоянию верхнюю границу допустимой угловой скорости вращения осесимметрично искривленного, армированного волокнами диска. Конструкция жестко закреплена на валу или ступице; к внешней кромке полотна диска могут быть прикреплены лопатки. Материалы компонентов композиции предполагаются жесткопластическими, имеющими асимметрию при растяжении и сжатии; материал связующей матрицы может обладать цилиндрической анизотропией. Пластическое деформирование компонентов композиции ассоциировано с кусочно-линейными критериями текучести. Структуры армирования полотна диска обладают меридиональной симметрией. Использована двуслойная модель искривленного диска с плосконапряженным состоянием в каждом из фиктивных композитных слоев. Дискретизированная поставленная задача решена симплекс-методом теории линейного программирования. Проведена верификация разработанного численного алгоритма. Проанализированы примеры численного расчета предельной угловой скорости вращения плоских, конических и сферических однородных и композитных дисков при разной степени их искривления. Исследованы случаи армирования полотна диска по геодезическим направлениям и по логарифмическим спиралям, а также по меридиональным и окружным траекториям. Сравнение проведено для дисков одинаковой массы при одинаковом расходе арматуры. Показано, что наибольшей несущей способностью обладают композитные диски с меридионально-окружной структурой армирования. Продемонстрировано, что даже незначительное осесимметричное искривление полотна диска приводит к резкому уменьшению его несущей способности по сравнению с аналогичной плоской конструкцией.

11 0

Моделирование кратковременной ползучести волокнистых материалов при учете пластического деформирования компонентов композиции

Номер выпуска 1 от 20.01.2026

Разработана численно-аналитическая модель структурной механики многонаправленно армированных металлокомпозитов, работающих в условиях кратковременной ползучести. Материалы компонентов металлокомпозиции однородны и изотропны; учитываются их термочувствительность и термоупругопластическое деформирование. Пластическое поведение фаз композиции описывается соотношениями теории течения с изотропным упрочнением. В качестве параметра поврежденности компонентов металлокомпозиции используется их относительная механическая деформация, накопленная в процессе нагружения, – деформационный критерий разрушения при кратковременной ползучести металлов. Для построения указанной математической модели в силу существенной ее физической нелинейности применен алгоритм переменных шагов по времени. Линеаризация определяющих уравнений для компонентов и металлокомпозиции в целом на каждом шаге по времени осуществляется с применением метода, аналогичного методу секущего модуля. На примере безмоментных цилиндрических оболочек продемонстрировано: в силу существенно физической нелинейности моделируемой задачи варьирование структуры армирования в металлокомпозитных конструкциях, работающих в условиях кратковременной ползучести, оказывает существенно большее влияние на их механический отклик, чем при работе в условиях термоупругого деформирования. С повышением температуры эксплуатации металлокомпозитного изделия это влияние резко возрастает. При некоторых, в частности рациональных, структурах армирования материалы металлокомпозиции изделия могут деформироваться, проявляя признаки, присущие ограниченной ползучести. При таких структурах армирования конструкция может эффективно работать и в условиях длительного нагружения, а не только при кратковременной ползучести.

14 0

Прогнозирование несущей способности искривленных вращающихся армированных дисков из жесткопластических разнопротивляющихся материалов

Номер выпуска 4 от 30.12.2024

Сормулирована задача на условный экстремум, позволяющая определять по второму предельному состоянию верхнюю границу допустимой угловой скорости вращения осесимметрично искривленного, армированного волокнами диска. Конструкция жестко закреплена на валу или ступице; к внешней кромке полотна диска могут быть прикреплены лопатки. Материалы компонентов композиции предполагаются жесткопластическими, имеющими асимметрию при растяжении и сжатии; материал связующей матрицы может обладать цилиндрической анизотропией. Пластическое деформирование компонентов композиции ассоциировано с кусочно-линейными критериями текучести. Структуры армирования полотна диска обладают меридиональной симметрией. Использована двуслойная модель искривленного диска с плосконапряженным состоянием в каждом из фиктивных композитных слоев. Дискретизированная поставленная задача решена симплекс-методом теории линейного программирования. Проведена верификация разработанного численного алгоритма. Проанализированы примеры численного расчета предельной угловой скорости вращения плоских, конических и сферических однородных и композитных дисков при разной степени их искривления. Исследованы случаи армирования полотна диска по геодезическим направлениям и по логарифмическим спиралям, а также по меридиональным и окружным траекториям. Сравнение проведено для дисков одинаковой массы при одинаковом расходе арматуры. Показано, что наибольшей несущей способностью обладают композитные диски с меридионально-окружной структурой армирования. Продемонстрировано, что даже незначительное осесимметричное искривление полотна диска приводит к резкому уменьшению его несущей способности по сравнению с аналогичной плоской конструкцией.

10 0