Александр Олегович Половый
249031, г. Обнинск, Киевское шоссе, 15
Aleksandr O. Polovyi
15, Kievskoye sh., Obninsk, 249031
Николай Викторович Матюшевский
249031, г. Обнинск, Киевское шоссе, 15
Nikolai V. Matiushevski
15, Kievskoye sh., Obninsk, 249031
Наталья Геннадиевна Лисаченко
249031, г. Обнинск, Киевское шоссе, 15
Natalia G. Lisachenko
15, Kievskoye sh., Obninsk, 249031
Проведен сравнительный анализ типовых диаграмм деформирования при сдвиге в плоскости листа в условиях квазистатического нагружения 25 однонаправленных и ортогонально-армированных полимерных композиционных материалов, три из которых испытаны в рамках данной работы, а экспериментальные данные по остальным материалам взяты из публикаций других авторов. Исследование приведенных диаграмм деформирования показало, что большинство из них имеют сходный характер, зависящий от приведенного начального модуля сдвига материалов: в начале нагружения наблюдается линейный участок, при дальнейшем нагружении наклон диаграммы уменьшается, достигая минимума в точке разрушения. Для трех параметров (координаты точки окончания линейного участка, максимального приведенного отклонения диаграммы, приведенного касательного модуля сдвига в точке разрушения), характеризующих индивидуальные особенности представленных диаграмм деформирования, получены аппроксимирующие зависимости от величины приведенного начального модуля сдвига. В характерных точках диаграмм деформирования определены граничные условия, которые можно использовать при нахождении параметров аппроксимирующих функций. Предложено условие для определения координат точки окончания линейного участка на экспериментальной кривой деформирования, согласно которому максимальное отклонение между экспериментальными и расчетными (по закону Гука) значениями напряжения сдвига на этом участке составляет не более 1 %, что позволяет обеспечить высокую точность аппроксимации на линейном участке диаграммы. Результаты работы рекомендуется использовать для разработки универсальных относительно простых по структуре аппроксимирующих функций, учитывающих характерные свойства экспериментальных кривых деформирования полимерных композиционных материалов при сдвиге в плоскости листа. Для определения параметров этих функций необходим минимальный набор экспериментальных данных.
A comparative analysis of typical stress-strain diagrams obtained for in-plain shear of the 25 unidirectional and cross-ply reinforced polymer matrix composites under quasi-static loading was carried out. Three of them were tested in the framework of this study, and the experimental data on other materials were taken from the literature. The analysis of the generalized shear-strength curves showed that most of the tested materials exhibit the similar deformation pattern depending on their initial shear modulus: a linear section is observed at the beginning of loading, whereas further increase of the load decreases the slope of the curve reaching the minimum in the failure point. For the three parameters (end point the linear part, maximum reduced deviation of the diagram, tangent shear modulus at the failure point) characterizing the individual features of the presented stress-strain diagrams, approximating their dependences on the value of the reduced initial shear modulus are obtained. At the characteristic points of the deformation diagrams, boundary conditions are determined that can be used to find the parameters of the approximating functions. A condition is proposed for determination of the end point of the linear section on the experimental stress-strain curve, according to which the maximum deviation between the experimental and calculated (according to Hooke’s law) values of the shear stress in this section is no more than 1%, thus ensuring rather high accuracy of approximation on the linear section of the diagram. The results of this study are recommended to use when developing universal and relatively simple in structure approximating functions that take into account the characteristic properties of the experimental curves of deformation of polymer composite materials under in-plane shear of the sheet. The minimum set of experimental data is required to determine the parameters of these functions.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.