Развитие взглядов Ю.Н. Работнова на критерии прочности композитов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Кроме известных фундаментальных работ Ю.Н. Работнова в области наследственной упругости и теории ползучести, одной из сторон его научной деятельности стала механика композитов и, в частности, предложенный им новый класс критериев прочности конструктивно анизотропных композитов. Главная особенность подхода Юрия Николаевича – это не попытка построить единую гладкую предельную поверхность в пространстве напряжений, а учет реальных механизмов разрушения, носящих, как правило, направленный характер. Сейчас подобные подходы становятся определяющими в расчетных алгоритмах, моделирующих процесс разрушения с учетом деградации упругих и прочностных свойств, но в период первых публикаций Ю.Н. Работнова они были пионерскими и вызывали определенные дискуссии. Развитие и применение некоторых предложенных Работновым типов критериев прочности волокнистых композитов при растяжении, сжатии и сложном напряженном состоянии обсуждены в данной юбилейной статье.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Н. Полилов

Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: polilovan@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Ломакин Е.В., Полилов А.Н. Наследственность в науке и в жизни (К столетию со дня рождения академика Ю.Н. Работнова) // Вестн. РАН. 2014. Т. 84. № 4. С. 60–64.
  2. Работнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций. М.: Наука, 2014. 752 с.
  3. Работнов Ю.Н., Милейко С.Т. Кратковременная ползучесть. М.: Наука, 1970. 223 с.
  4. Работнов Ю.Н. Элементы наследственной механики твердых тел. М.: Наука, 1977. 384 c.
  5. Работнов Ю.Н. Влияние концентрации напряжений на длительную прочность // Изв. АН СССР. МТТ. 1967. № 3. С. 36–41.
  6. Работнов Ю.Н., Полилов А.Н. Проблемы разрушения материалов // Механика. 1974. № 5. С. 17–32.
  7. Разрушение. Т. 7 / пер. с англ. под ред. Работнова Ю.Н. М.: Мир, 1976. 636 с.
  8. Композиционные материалы. Том 5. Разрушение и усталость. М.: Мир, 1978. 486 с.
  9. Работнов Ю.Н. Сопротивление материалов. М.: Физматлит, 1962. 455 с.
  10. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. М.: Наука, 1988. 712 с.
  11. Гордон Дж. Почему мы не проваливаемся сквозь пол. М.: Мир, 1971. 272 с.
  12. Полилов А.Н. Торможение трещины поверхностью раздела // Изв. АН СССР. МТТ. 1974. № 1. С. 68–72.
  13. Полилов А.Н., Работнов Ю.Н. Разрушение около боковых выточек композитов с низкой сдвиговой прочностью // Изв. АН СССР. МТТ. 1976. № 6. С. 112–119.
  14. Полилов А.Н., Работнов Ю.Н. Развитие расслоений при сжатии композитов // Изв. АН СССР. МТТ. 1983. № 4. С. 166–171.
  15. Работнов Ю.Н., Полилов А.Н. О разрушении композитных труб по форме китайского фонарика // Механ. композ. матер. 1983. № 3. С. 548–550.
  16. Работнов Ю.Н. Упругопластическое состояние композитной структуры // в сб.: Пробл. гидродин. и механ. сплошн. среды. (к 60-лет. Л.И. Седова) М.: Наука, 1969. С. 411–415.
  17. Полилов А.Н., Работнов Ю.Н. Критерий прочности для армированных волокнами пластиков // Аннот. докл. на IV Всесоюзн. съезде по теор. и прикл. мех. Киев: 1976. С. 104.
  18. Rabotnov Yu.N., Polilov A.N. Strength criteria for fiber reinforced plastics // Advances in Research on the Strength and Fracture of Materials. 4th Int. Conf. Fract. (ICF 4), Waterloo, Canada, June 1977. Vol. 3B. Applications and non-metals. Sess. 3. Composites / Ed. by Taplin D.M.R. New York: Pergamon, 1978. P. 1059–1067.
  19. Rabotnov Yu.N., Polilov A.N. Strength criteria for reinforced plastics // в кн.: “Композиционные материалы”. Докл. Первого советско-японского симпозиума. 1977. М.: МГУ, 1979. С. 375–384.
  20. Работнов Ю.Н., Когаев В.П., Полилов А.Н. и др. Усталостная прочность однонаправленных углепластиков при растяжении под углом к направлению армирования // Механ. композ. матер. 1985. № 1. С. 44–47.
  21. Работнов Ю.Н., Когаев В.П., Полилов А.Н., Стрекалов В.Б. Критерий межслойной прочности углепластиков при циклических нагрузках // Механ. композ. матер. 1982. № 6. С. 983–986.
  22. Работнов Ю.Н., Данилова И.Н., Полилов А.Н. и др. Исследование прочности намоточных эпоксидных угле- и стеклопластиков при кручении, растяжении и поперечном изгибе // Механ. полим. 1978. № 2. С. 219–225.
  23. Работнов Ю.Н. О прочности композитов, армированных в двух направлениях // Механ. полим. 1978. № 5. С. 832–834.
  24. Работнов Ю.Н. Введение в механику разрушения. М.: Наука, 1987. 80 с.
  25. Работнов Ю.Н. Избр. тр. Проблемы механики деформируемого твердого тела. М.: Наука, 1991. 196 с.
  26. Полилов А.Н. Этюды по механике композитов. М.: Физматлит, 2015. 320 с.
  27. Dumanski A.M., Alimov M.A., Terekhin A.V. Experiment- and computation-based identification of mechanical properties of fiber reinforced polymer composites // J. Phys. Conf. Ser. 2019. Iss. 1. Art. No. 1158.
  28. Ашпиз Е.С., Суворова Ю.В., Алексеева С.И., Куприянов Д.Ю., Татусь Н.А. Моделирование процесса ползучести георешеток при длительных временах нагружения // Завод. лаб. Диагн. матер. 2006. № 1. С. 49–54.
  29. Хохлов А.В. Анализ общих свойств кривых ползучести при ступенчатом нагружении, порождаемых нелинейным соотношением Работнова для вязкоупругих материалов // Вестн. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Естеств. науки. 2017. № 3. С. 93–123.
  30. Маслов Б.П. Нелинейная наследственная ползучесть изотропных композитов со случайной структурой армирования // Прикл. механ. 2022. Т. 58. № 1. С. 85–101.
  31. Локощенко А.М., Фомин Л.И., Ларин Т.С. Прочность при ползучести стержня, растягиваемого в агрессивной среде и имеющего различные двусвязные формы поперечного сечения // ПММ. 2021. Т. 85. № 1. С. 66–88.
  32. Радченко И.П., Афанасьева Е.А., Саушкин М.Н. Предсказание высокотемпературной реологической деформации и длительной прочности вязкопластического материала с использованием предварительно нагруженного образца // Вестн. Самар. ГУ. Сер. Физ.-мат. Науки. 2023. Т. 27. № 2. С. 292–308.
  33. Суворова Ю.В. О нелинейно-наследственном уравнении Ю.Н. Работнова и его приложениях // Изв. РАН. МТТ. 2004. № 1. С. 174–181.
  34. Хохлов А.В. Анализ свойств кривых релаксации с начальной стадией ramp-деформирования, порожденных нелинейной теорией наследственности Работнова // Механ. композ. матер. 2018. № 4. С. 687–708.
  35. Шитикова М.В. Удар жесткого шара по бесконечной пластинке Кирхгоффа–Лява с учетом объемной и сдвиговой релаксации // Вестн. СПбГУ. Матем. Механ. Астрон. 2023. Т. 10 (68). Вып. 1. С. 139–154.
  36. Власов Д.Д., Полилов А.Н., Татусь Н.А. О проблемах восстановления кривых ползучести полимерных композитов по результатам вибрационных испытаний // Машин. и инж. образ. 2021. № 3–4. С. 37–48.
  37. Власов Д.Д., Полилов А.Н. О возможности восстановления ядра ползучести вязкоупругих полимерных композитов на основе частотных зависимостей компонент комплексного модуля // Механ. композ. матер. 2022. № 1. С. 43–58.
  38. Татусь Н.А., Полилов А.Н., Власов Д.Д. Влияние отверстий на снижение прочности композитных образцов с различной укладкой волокон // Завод. лаб. Диагн. матер. 2022. Т. 88. № 4. С. 58–65. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2022-88-4-58-65
  39. Полилов А.Н., Арутюнова А.С., Татусь Н.А. Влияние концентрации напряжений вблизи захватов на реализацию прочности композитов при растяжении // Завод. лаб. Диагн. матер. 2020. Т. 86. № 11. С. 48–59. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-11-48-59
  40. Полилов А.Н., Татусь Н.А. Оценка концентрации напряжений вблизи захватов при растяжении образцов из полимерных композитов // Пробл. машиностр. и надежн. машин. 2020. № 5. С. 95–107.
  41. Malakhov A.V., Polilov A.N. Design of composite structures reinforced curvilinear fibres // Composites Pt. A. Appl. Sci.&Manufact. 2016. Т. 87. С. 23.
  42. Малахов А.В., Полилов А.Н. Алгоритм построения рациональных траекторий волокон в произвольно нагруженной композитной пластине // Пробл. машиностр. и надежн. машин. 2017. № 5. С. 71–80.
  43. Малахов А.В., Полилов А.Н., Ли Д., Тян Ш. Увеличение несущей способности композитных пластин в зоне болтового соединения за счет применения криволинейных траекторий и переменного объемного содержания волокон // Механ. композ. матер. 2021. Т. 57. № 3. С. 411–428.
  44. Полилов А.Н., Татусь Н.А. Технологическая механика композитов, основанная на изучении опыта Природы в создании прочных биологических материалов-конструкций // Пробл. машиностр. и автомат. 2021. № 1. С. 59–85.
  45. Плитов И.С., Полилов А.Н. Рациональные размеры звена бамбука и композитной трубы, подверженной сжатию, изгибу и кручению // Пробл. машиностр. и надежн. машин. 2015. № 3. С. 58–69.
  46. Полилов А.Н., Власов Д.Д., Татусь Н.А. Уточненный критерий расслоения при изгибе композитной балки // Завод. лаб. Диагн. матер. 2023. Т. 89. № 10. С. 63–73. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2023-89-10-63-73
  47. Полилов А.Н., Татусь Н.А. Биомеханические принципы оптимального проектирования композитных конструкций // Машиностр. и инж. образ. 2018. № 3 (56). С. 19–26.
  48. Полилов А.Н., Татусь Н.А. Биомеханика прочности волокнистых композитов. М.: Физматлит, 2018. 328 с.
  49. Полилов А.Н., Татусь Н.А. Проектирование разветвляющихся или профилированных композитных элементов по аналогии со структурой кроны дерева // Пробл. машиностр. и надежн. машин. 2017. № 4. С. 76–84.
  50. Полилов А.Н., Татусь Н.А., Тян Ш., Арутюнова А.С. Равнопрочные ветвящиеся композитные балки с постоянной суммарной площадью переменных эллиптических сечений // Механ. композ. матер. 2019. Т. 55. № 3. С. 465–482.
  51. Полилов А.Н., Склёмина О.Ю., Татусь Н.А. Послойный метод расчета и критерии прочности композитных сосудов давления, намотанных симметричными парами слоев. Ч. 1. Особенности послойного метода расчета композитной структуры из симметричных пар слоев // Машиностр. и инж. образ. 2020. № 3 (64). С. 21–30. Ч. 2. Простые критерии прочности для двухосного растяжения косоугольно армированных труб // Машиностр. и инж. образ. 2020. № 4 (65). С. 14–25.
  52. Полилов А.Н., Власов Д.Д., Склёмина О.Ю., Татусь Н.А. Критерии прочности косоугольно намотанных композитных труб при двухосном растяжении // Пробл. прочн. 2021. № 5. C.79–88.
  53. Полилов А.Н., Склёмина О.Ю., Татусь Н.А. Метод проектирования структуры армирования симметричными парами слоев на примере композитного баллона для сжатого газа // Механ. композ. матер. 2021. Т. 57. № 6. С. 1093–1114.
  54. Полилов А.Н., Власов Д.Д., Склемина О.Ю., Татусь Н.А. Оценка прочности композитного баллона для сжатого газа // Пробл. машиностр. и надежн. машин. 2022. № 1. С. 57–67.
  55. Несущая способность и безопасность металлокомпозитных баков космических аппаратов / под ред. Москвичёва В.В., Тестоедова Н.А. Новосибирск: Наука, 2021. 440 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Предельные поверхности в виде: а – закругленного цилиндра для однонаправленного композита, б – “диванной подушки” (ottoman cushion) для ортогонально армированного пластика; в — трехмерного косоугольного параллелепипеда для армирования в трех и более направлениях.

Скачать (102KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема нагружения (а) и зависимости прочности ортогонально армированных композитов от направления вырезки образцов: б – однонаправленный (0); в – “равнопрочный” (0/90); г – (04/901). Линия 1 – (2.3); 2 – (2.4).

Скачать (331KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Предельные кривые для углепластика (0/90) в координатах .

Скачать (107KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Схема деформирования элемента косоугольно армированного композита.

Скачать (112KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Предельные поверхности для двухосного нагружения стеклопластиковых труб: с намоткой: ±55° (а), ±72.5° (б), ±35° (в).

Скачать (281KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Схема образования кинка при сжатии.

Скачать (157KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Схема внутренней потери устойчивости волокон (слоев) при сжатии.

Скачать (188KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024