Напряженное состояние волокнистых композитов в условиях фрикционного взаимодействия

Автор: Альмира Рифовна Мещерякова

Соавторы: Горячева И.Г.

Организация: Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Неоднородность структуры волокнистых композиционных материалов не позволяет использовать модели разрушения монолитных материалов для оценки прочности образцов из композита, поэтому существует необходимость развития новых моделей для описания процессов деформирования и разрушения композитов [1, 2]. Для оценки прочности композиционных материалов используются критерии, связанные с предельными или приведенными значениями компонент тензора напряжений [1].

Рассматривается задача об изнашивании бесконечным жёстким штампом с плоским основанием образца композита, состоящего из матрицы и волокон. Предполагается, что модули упругости волокна и матрицы близки друг к другу, а твердости их различны. В режиме установившегося изнашивания возникает равновесная форма поверхности и равновесное распределение контактного давления, которые определяются структурой композита [2]. Для заданного расположения жгутов волокон в упругом полупространстве произведен расчет распределения контактного давления и внутренних напряжений в каждой точке упругого полупространства Результаты показывают, что при постоянном радиусе жгутов волокон с уменьшением расстояния между центрами их сечений на поверхности полупространства наибольшее значение максимального касательного напряжения внутри композита смещается ближе к поверхности, и уменьшается разница между максимальными касательными напряжениями, возникающими в волокне и матрице на фиксированной глубине. Полученное распределение внутренних напряжений в композитном материале используется для анализа характера разрушения композита в рамках выбранного критерия его разрушения.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ: №19-19-00548.

1. Орешко Е.И. и др. Обзор критериев прочности материалов // Труды ВИАМ. 2019. Vol. 81, № 9. P. 108–126.

2. Горячева И.Г. Механика фрикционного взаимодействия // Москва: Наука. 2001. C. 480.