ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ. ПРОБЛЕМЫ МЕХАНИКИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Дискретная модель в анализе остаточных напряжений однонаправленных намоточных цилиндров из армированного пластика в процессе охлаждения

Вестник МГСУ 1/2015
  • Турусов Роберт Алексеевич - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ) доктор физико-математических наук, профессор кафедры сопротивления материалов, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript .
  • Мемарианфард Хамед - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ) аспирант кафедры сопротивления материалов, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript .

Страницы 27-35

Произведен расчет напряжений в толстостенном цилиндре при охлаждении с помощью дискретной модели. Результаты расчета сопоставлены с расчетами по общепринятой модели сплошной анизотропной среды. В толстостенных цилиндрах из армированных полимеров из-за анизотропии усадки и особенности формы при охлаждении возникают растягивающие радиальные напряжения. Это часто приводит к формированию кольцевых трещин. Расчеты, когда материал рассматривается как анизотропная сплошная среда, свидетельствуют о небольшой величине напряжений по сравнению с трансверсальной прочностью.

DOI: 10.22227/1997-0935.2015.1.27-35

Библиографический список
  1. Екельчик В.С., Клюнин О.С. Новый подход к созданию облегченных металлопластиковых баллонов высокого давления для сжатых газов // Вопросы материаловедения. 2003. № 2 (34). С. 26-32.
  2. Турусов Р.А., Куперман А.М. Экспериментальные исследования влияния масштабного фактора на упруго-прочностные характеристики однонаправленных колец из стеклопластика // Механика композиционных материалов и конструкций. 1998. Т. 4. № 3. С. 62-69.
  3. Турусов Р.А., Коротков В.Н., Рогозинский А.К., Куперман А.М., Суляева З.П. Технологическая монолитность оболочек из полимерных композитных материалов // Механика композитных материалов. 1987. № 6. С. 1072-1076.
  4. Plepys А.R., Farris R.J. Evolution of residual stresses in three-dimensionally constrained epoxy resins // Polymer. 1990. Vol. 31. No. 10. Pp. 1932-1936.
  5. Турусов Р.А., Коротков В.Н., Метлов В.В., Розенберг Б.А. Остаточные напряжения в гомогенных и армированных полимерах // Остаточные технологические напряжения : тр. II Всесоюз. симпозиума. М., 1985. С. 320-325.
  6. Korotkov V.N., Andreevska G.D., Rosenberg B.A. Temperature Stresses in polymers and composites // Mechanics of composites. NY, March 1981. Pp. 290-295.
  7. Schapery R.A. Thermal expansion coefficients of composite materials based on energy principles // J. Composite Mater. 1968. Vol. 2. No. 3. Pp. 380-404.
  8. Greszak L.B. Thermoelastic properties of filamentary composites. Presented at AIAA 6th Structures and Materials Conference, April 1965.
  9. Cairns D.S., Adams D.F. Moisture and Thermal Expansion Properties of Unidirectional Composite Materials and the Epoxy Matrix // Journal of Reinforced Plastics and Composites. 1983. Vol. 2. No. 4. Pp. 239-255.
  10. Mallick P.K. Fiber-Reinforced Composites: Materials, Manufacturing, and Design. 3d ed. Taylor & Francis Group, LLC, 2007. 617 p.
  11. Саусвелл Р.В. Введение в теорию упругости для инженеров и физиков. М. : ИЛ, 1948. 675 с.
  12. Halpin J.C., Tsai S.W. Effect of environment factors on composite materials // Air Force tech. rep. AFML-TR-67-423. June 1969. 62 p.
  13. Hashin Z. Theory of fiber reinforced materials // NASA tech. rep. contract no: NAS1-8818, November 1970.
  14. Jones R.M. Mechanics of composite materials. Crc Press, 1998. 538 p.
  15. Турусов Р.А., Коротков В.Н., Рогозинский А.К. Температурные напряжения в цилиндре из композитного материала в процессе его охлаждения и хранения // Механика композитных материалов. 1983. № 2. C. 290-295.
  16. Wilson J.F., Orgill G. Linear Analysis of uniformly stressed orthotropic cylindrical shell // J. Appl. Mech. 1986. Vol. 53. No. 2. Pp. 249-256.
  17. Yuan F.G. Analysis of Thick-Section Composite Cylindrical Shells under Hydrostatic Pressure // American Society for Testing and Materials. 1993. Vol. 11. Pp. 607-632.
  18. Тимошенко С.П. Теория упругости / пер. с англ. Н.А. Шошина. 2-е изд., испр. М. ; Л. : ОНТИ, 1937. 452 c.
  19. Sadd M.H. Elasticity: Theory, Applications, and Numerics. Elsevier, 2004. 474 p.
  20. Исследования по механике композиционных материалов и конструкций / науч.-техн. о-во им. А.Н. Крылова. Л. : Судостроение, 1981. 94 с. (Материалы по обмену опытом; вып. 344).

Скачать статью

ЧИСЛЕННЫЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МОНОЛИТНОСТИ ТОЛСТОСТЕННОЙ АНИЗОТРОПНОЙ ОБОЛОЧКИ

Вестник МГСУ 7/2016
  • Мемарианфард Махса - Технологический университет им. К.Н. Туси доцент департамента инженерной экологии, Технологический университет им. К.Н. Туси, 19697 64499, Иран, г. Тегеран, Бульвар Мирдамад, д. 470; Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript .
  • Турусов Роберт Алексеевич - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ) доктор физико-математических наук, профессор кафедры сопротивления материалов, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript .
  • Мемарианфард Хамед - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ) аспирант кафедры сопротивления материалов, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript .

Страницы 36-45

Представлены экспериментальные и численные исследования трещинообразования в толстостенных цилиндрических намоточных оболочках из стеклопластика в процессе их изготовления (конкретно, в процессе отверждения и охлаждения). Эксперименты показали, что в конце процесса охлаждения в оптимальном режиме цилиндр получается монолитным без кольцевых трещин. В связи с этим произведен расчет методом конечных элементов остаточных температурных напряжений в толстостенном цилиндре в процессе охлаждения с учетом нестационарной теплопроводности и температурной зависимости механических свойств материала и вязкоупругого поведения полимера. Расчеты проведены для охлаждения в стандартном и оптимальном режимах. Результаты расчетов показали, что при охлаждении цилиндра в оптимальном режиме максимальные радиальные напряжения на самом опасном начальном участке оказываются в несколько раз меньше, чем при охлаждении в стандартном режиме.

DOI: 10.22227/1997-0935.2016.7.36-45

Библиографический список
  1. Екельчик В.С., Клюнин О.С. Новый подход к созданию облегченных металлопластиковых баллонов высокого давления для сжатых газов // Вопросы материаловедения. 2003. № 2 (34). С. 26-31.
  2. Турусов Р.А., Мемарианфард Х. Дискретная модель в анализе остаточных напряжений однонаправленных намоточных цилиндров из армированного пластика в процессе охлаждения // Вестник МГСУ. 2015. № 1. С. 27-35.
  3. Турусов Р.А., Коротков В.Н., Рогозинский А.К., Куперман А.М., Суляева З.П. Технологическая монолитность оболочек из полимерных композитных материалов // Механика композитных материалов. 1987. № 6. С. 1072-1076.
  4. Турусов Р.А., Коротков В.Н., Рогозинский А.К. Температурные напряжения в цилиндре из композитного материала в процессе его охлаждения и хранения // Механика композитных материалов. 1983. № 2. C. 290-295.
  5. Коротков В.Н., Дубовицкий А.Я., Турусов Р.А., Розенберг Б.А. Теория оптимизации режима охлаждения толстостенных изделий из композитных материалов // Механика композитных материалов. 1982. № 6. С. 1051-1055.
  6. Болотин В.В., Благонадежин В.Л., Варушкин Е.М., Перевозчиков В.Г. Остаточные напряжения в намоточных элементах конструкций из армированных пластиков. М. : Изд. ЦНИИ информации, 1977.
  7. Bolotin V.V., Vorontsov A.N. Formation of residual stresses in components made out of laminated and fibrous composites during the hardening process // Mechanics of composites. September 1976. Vol. 12. Issue 5. Pp. 701-705.
  8. Афанасьев Ю.А., Екельчик B.C., Кострицкий С.Н. Температурные напряжения в толстостенных ортотропных цилиндрах из армированных полимерных материалов при неоднородном охлаждении // Механика композитных материалов. 1980. № 4. С. 651-660.
  9. Hyer M.W., Rousseau C.Q. Thermally-induced stresses and deformations in angle-ply composite tubes // Journal of Composite Materials. 1987. Vol. 21. No. 5. Pp. 454-480.
  10. Jerome T. Tzeng. Prediction and experimental verification of residual stresses in thermoplastic composites // Journal of Thermoplastic Composite Materials. April 1995. Vol. 8. No. 2. Pp. 163-179.
  11. Tzeng Т., Chien L.S. A thermal viscoelastic analysis for thick-walled composite cylinders // Journal of Composite Materials March. 1995. Vol. 29. No. 4. Pp. 525-548.
  12. Wisnom M.R., Stringer L.G., Hayman R.J., Hinton M.J. Curing stresses in thick polymer composite components. Part I: Analysis // 12th International Conference on Composite Materials, Paris, July 1999. Woodhead Publishing Ltd, 1999. P. 859. Режим доступа: http://iccm-central.org/Proceedings/ICCM12proceedings/site/papers/pap859.pdf.
  13. Li C., Wisnom M.R., Stringer L.G., Hayman R., Hinton M.J. Effect of Mandrel contact on residual stresses during cure of filament wound tubes // 8th International Conference on Fibre Reinforced Composites, 13-15 September 2000, Newcastle-upon-Tyne, UK. 2000. Pp. 105-112.
  14. Gorbatkina Yu.A. Adhesive strength of fibre-polymer systems. New York ; London : Ellis Horwood, 1992. 264 p.
  15. Турусов Р.А. Адгезионная механика. М. : МГСУ, 2015. 230 с.
  16. Бабич В.Ф. Исследование влияния температуры на механические характеристики жестких сетчатых полимеров : автореф. дисс. … канд. техн. наук. М., 1966. 12 с.
  17. Гуревич Г.И. Деформируемость сред и распространение сейсмических волн. М. : Наука, 1974. 482 с.
  18. Nemat-Nasser S., Hori M. Micromechanics: Overall Properties of Heterogeneous Materials. Amsterdam : Elsevier Science Publishers, 1993.
  19. Aboudi J. Mechanics of Composite Materials, а Unified Micromechanical Approach. Amsterdam : Elsevier Science Publishers, 1991.
  20. Zihui Xia, Yunfa Zhang, Fernand Ellyin. A unified periodical boundary conditions for representative volume elements of composites and applications // International Journal of Solids and Structures. April 2003. Vol. 40. Issue 8. Pp. 1907-1921.
  21. Zheng-Ming Huang, Li-min Xin. Stress concentration factors of matrix in a composite. Subjected to transverse loads // ICCM 2014, July 28-30, Cambridge. Режим доступа: http://www.sci-en-tech.com/ICCM2014/PDFs/321-979-1-PB.pdf.

Скачать статью

Результаты 1 - 2 из 2