ОСТАТОЧНАЯ ПРОЧНОСТЬ И УСТАЛОСТНАЯ ДОЛГОВЕЧНОСТЬ СЛОИСТОГО ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИТА В УСЛОВИЯХ СЖАТИЯ ПОСЛЕ УДАРА

Сведения об авторах
  • Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Российская Федерация
  • Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Российская Федерация
  • Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Российская Федерация
  • Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Российская Федерация

Аннотация

Исследуется влияние предварительных динамических воздействий на изменение остаточных прочностных и усталостных характеристик тканевого композита с использованием современного испытательного и диагностического оборудования. Предложена новая методика испытаний слоистых композитов, заключающаяся в проведении предварительного низкоскоростного удара падающим грузом с последующим циклическим сжатием. Проведены серии испытаний на удар падающим грузом в широком диапазоне энергии с последующим квазистатическим и циклическим сжатием поврежденных слоистых стеклопластиковых пластин. Получены опытные зависимости остаточной статической прочности и усталостной долговечности от энергии предварительного динамического воздействия. Выявлено существование порогового значения энергии предварительного удара падающим грузом, ниже которого предварительное динамическое воздействие не оказывает влияния на остаточные механические характеристики. На основе ранее разработанных моделей и их модификаций проведена аппроксимация экспериментальных данных об остаточных свойствах композита. Отмечена высокая описательная способность предложенных моделей. Кинетика процесса разрушения при квазистатическом сжатии проанализирована на основе данных, полученных с применением бесконтактной оптической видеосистемы VIC-3D и метода корреляции цифровых изображений. Отмечен неоднородный характер распределения полей деформации на поверхности поврежденных образцов. Данные ультразвукового сканирования позволили провести оценку развития эксплуатационных повреждений, образованных в результате предварительных поперечных низкоскоростных ударов. Установлена связь между энергией динамического воздействия, остаточными механическими характеристиками и характерным размером зоны повреждения. Выявлена нелинейность полученных зависимостей. Сделан вывод о необходимости исследования механического поведения полимерных композитов в условиях комбинированных воздействий для обеспечения надежности и безопасности ответственных конструкций.

Ключевые слова

полимерный композиционный материалсжатие после удараударная чувствительностьультразвуковой контролькорреляция цифровых изображений

Литература

  1. 1.Past, present and future prospective of global carbon fibre composite developments and applications / J. Zhang, G. Lin, U. Vaidya, H. Wang // Composites Part B: Engineering. – 2023. – Vol. 250. DOI: 10.1016/j.compositesb.2022.110463 2. Chawla, K.K. Composite materials: science and engineering / K.K. Chawla // Springer Science & Business Media, 2012. 3. Fiber-Reinforced Polymer Composites: Manufacturing, Properties, and Applications / D.K. Rajak, D.D. Pagar, P.L. Menezes, E. Linul // Polymers. – 2019. – Vol. 11. DOI: 10.3390/polym11101667 4. Fiber Reinforced Composites – A Review / S. Prashanth, K.M. Subbaya, K. Nithin, S. Sachhidananda // Journal of Material Science & Engineering. – 2017. – Vol. 6. DOI: 10.4172/2169- 0022.1000341 5. Numerical investigation of the low-velocity impact damage resistance and tolerance of composite laminates with preloads / D. Zhang, W. Zhang, J. Zhou, X. Zheng, J. Wang, H. Liu // Aerospace Science and Technology. – 2023. – Vol. 142. – Part A. – 108650. DOI: 10.1016/j.ast.2023.108650 6. Multiscale modeling framework to predict the low-velocity impact and compression after impact behaviors of plain woven CFRP composites / Q. Zhao, W. Wang, Y. Liu, Y. Hou, J. Li, C. Li // Composite Structures. – 2022. – Vol. 299. DOI: 10.1016/j.compstruct.2022.116090 7. Experimental study of the importance of fiber breakage on the strength of thermoplastic matrix composites subjected to compression after impact / F. Naya, J. Pernas-Sánchez, C. Fernández, P. Zumel, M. Drożdżiel-Jurkiewicz, J. Bienias // Composite Structures. – 2024. – Vol. 342. DOI: 10.1016/j.compstruct.2024.118238 8. Delamination propagation manipulation of composite laminates under low-velocity impact and residual compressive strength evaluation / C. Zhang, E. He, K. Zhu, Y. Li, L. Yan, X. Zheng // Engineering Fracture Mechanics. – 2024. – Vol. 307. DOI: 10.1016/j.engfracmech.2024.110333 9. Low velocity impact and compression after impact of thin and thick laminated carbon fiber composite Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 5, 2024)
Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
25.12.2024
В выпуске
25.12.2024
Выпуск
№ 5 (2024)
Поделиться