Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Экспериментально-численное определение размеров дефектов типа расслоения в слоистых композитных материалах

https://doi.org/10.26896/1028-6861-2018-84-10-59-66

Полный текст:

Аннотация

Изложен метод оценки зоны локализации и геометрических параметров дефекта типа расслоения в слоистых композитных материалах (КМ) на основе математической обработки результатов измерений деформаций, полученных с помощью сетки волоконно-оптических датчиков в процессе эксперимента. Представлены результаты методических разработок, связанных с определением оптимальной топологии сетки датчиков для обеспечения детектирования дефектов заданных размеров с необходимой точностью и определения их параметров. Описаны методики моделирования дефекта и расчетного анализа НДС в его зоне, основанные на алгоритме моделирования задач анализа напряженно-деформированного состояния в зоне дефекта с использованием двухмерных конечных элементов (вместо трехмерных), обеспечивающие возможность использования моделей меньшей размерности при сохранении всех особенностей напряженно-деформированного состояния. Представлены результаты определения параметров дефекта по данным измерений деформаций на основе методики решения обратных задач, основанной на решении задачи минимизации расхождения между вектором деформационных откликов и вектором искомых параметров. Методика реализована в виде вычислительного комплекса (ВК), состоящего из ряда макросов для ПК ANSYS и программ с графическим интерфейсом для ПК MATLAB. Приведены результаты циклических испытаний образца из многослойного КМ с дефектом типа расслоения. Оценку приращения размеров дефекта в процессе нагружения выполняли путем математической обработки данных, зарегистрированных волоконно-оптическими датчиками деформаций, наклеенными на одной из поверхностей образца, на основе решения обратной задачи. Сопоставление результатов расчетов геометрических параметров дефектов с данными измерений, полученными методом ультразвуковой дефектоскопии, показало их хорошее соответствие.

Об авторах

А. С. Урнев
Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН
Россия
Александр Сергеевич Урнев
Москва


А. С. Чернятин
Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН
Россия
Александр Сергеевич Чернятин
Москва


Ю. Г. Матвиенко
Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН
Россия
Юрий Григорьевич Матвиенко
Москва


И. А. Разумовский
Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН
Россия
Игорь Александрович Разумовский
Москва


Список литературы

1. Чернышев С. Л. Новый этап применения композиционных материалов в авиастроении / Проблемы машиностроения и автоматизации. 2013. № 1. С. 3 – 10.

2. Каблов Е. Н., Сиваков Д. В., Гуляев И. Н., Сорокин К. В., Федотов М. Ю., Дианов Е. М., Васильев С. А., Медведков О. И. Применение оптического волокна в качестве датчиков деформации в полимерных композиционных материалах / Все материалы. Энциклопедический справочник. 2010. № 3. С 10 – 15.

3. Davis C., Tejedor S., Grabovac I., Kopczyk J. and Ravis T. High-Strain Fiber Bragg Gratings for Structural Fatigue Testing of Military Aircraft / Photonic Sensors. 2012. Vol. 2. N 3. P. 215 – 224.

4. Di Sante R. Fibre Optic Sensors for Structural Health Monitoring of Aircraft Composite Structures: Recent Advances and Applications / Sensors. 2015. N 15. P. 18666 – 18713.

5. Полилов А. Н. Экспериментальная механика композитов. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015. — 375 с.

6. Черепанов Г. П. Механика разрушения композиционных материалов. — М.: Наука, 1983. — 296 с.

7. Справочник по композиционным материалам. В 2-х кн. / Под ред. Дж. Любина, Б. Э. Геллера. — М.: Машиностроение, 1988. — 896 с.

8. Матвиенко Ю. Г. Тенденции нелинейной механики разрушения в проблемах машиностроения. — М. – Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2015. — 56 с.

9. Урнев А. С., Чернятин А. С., Матвиенко Ю. Г., Разумовский И. А. Моделирование трещиноподобных дефектов в слоистой композитной конструкции / Машиностроение и инженерное образование. 2017. № 3(52). С. 64 – 72.

10. Чернятин А. С., Разумовский И. А. Комплексный анализ элементов конструкций с поверхностными трещинами / Машиностроение и инженерное образование. 2011. № 1. С. 66 – 76.

11. Chernyatin A. S., Razumovskii I. A. Methodology and software package for assessment of stress-strain state parameters of full-scale structures and its application to a study of loading level, defect rate, and residual stress level in elements of NPP equipment / Strength of materials. 2013. Vol. 45. Issue 4. P. 506 – 511.

12. Разумовский И. А., Чернятин А. С., Фомин А. В. Экспериментально-расчетные методы определения напряженно-деформированного состояния элементов конструкций / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2013. Т. 79. № 10. С. 57 – 65.


Для цитирования:


Урнев А.С., Чернятин А.С., Матвиенко Ю.Г., Разумовский И.А. Экспериментально-численное определение размеров дефектов типа расслоения в слоистых композитных материалах. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018;84(10):59-66. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2018-84-10-59-66

For citation:


Urnev A.S., Chernyatin A.S., Matvienko Y.G., Razumovskii I.A. Experimental and numerical sizing of a delamination defect in layered composite materials. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2018;84(10):59-66. (In Russ.) https://doi.org/10.26896/1028-6861-2018-84-10-59-66

Просмотров: 43


ISSN 1028-6861 (Print)
ISSN 2588-0187 (Online)