ISSN 2304-6600 (Online)
ISSN 1997-0935 (Print)



Проектирование и конструирование строительных систем. Проблемы механики в строительстве

ЧИСЛЕННЫЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МОНОЛИТНОСТИ ТОЛСТОСТЕННОЙ АНИЗОТРОПНОЙ ОБОЛОЧКИ

  • Мемарианфард Махса - Технологический университет им. К.Н. Туси
  • Турусов Роберт Алексеевич - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
  • Мемарианфард Хамед - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
DOI: 10.22227/1997-0935.2016.7.36-45
Страницы: 36-45
Представлены экспериментальные и численные исследования трещинообразования в толстостенных цилиндрических намоточных оболочках из стеклопластика в процессе их изготовления (конкретно, в процессе отверждения и охлаждения). Эксперименты показали, что в конце процесса охлаждения в оптимальном режиме цилиндр получается монолитным без кольцевых трещин. В связи с этим произведен расчет методом конечных элементов остаточных температурных напряжений в толстостенном цилиндре в процессе охлаждения с учетом нестационарной теплопроводности и температурной зависимости механических свойств материала и вязкоупругого поведения полимера. Расчеты проведены для охлаждения в стандартном и оптимальном режимах. Результаты расчетов показали, что при охлаждении цилиндра в оптимальном режиме максимальные радиальные напряжения на самом опасном начальном участке оказываются в несколько раз меньше, чем при охлаждении в стандартном режиме.
  • толстостенный цилиндр;
  • охлаждение;
  • отверждение;
  • намотка;
  • трещина;
  • напряжение;
  • стеклопластик;
Литература
  1. Екельчик В.С., Клюнин О.С. Новый подход к созданию облегченных металлопластиковых баллонов высокого давления для сжатых газов // Вопросы материаловедения. 2003. № 2 (34). С. 26-31.
  2. Турусов Р.А., Мемарианфард Х. Дискретная модель в анализе остаточных напряжений однонаправленных намоточных цилиндров из армированного пластика в процессе охлаждения // Вестник МГСУ. 2015. № 1. С. 27-35.
  3. Турусов Р.А., Коротков В.Н., Рогозинский А.К., Куперман А.М., Суляева З.П. Технологическая монолитность оболочек из полимерных композитных материалов // Механика композитных материалов. 1987. № 6. С. 1072-1076.
  4. Турусов Р.А., Коротков В.Н., Рогозинский А.К. Температурные напряжения в цилиндре из композитного материала в процессе его охлаждения и хранения // Механика композитных материалов. 1983. № 2. C. 290-295.
  5. Коротков В.Н., Дубовицкий А.Я., Турусов Р.А., Розенберг Б.А. Теория оптимизации режима охлаждения толстостенных изделий из композитных материалов // Механика композитных материалов. 1982. № 6. С. 1051-1055.
  6. Болотин В.В., Благонадежин В.Л., Варушкин Е.М., Перевозчиков В.Г. Остаточные напряжения в намоточных элементах конструкций из армированных пластиков. М. : Изд. ЦНИИ информации, 1977.
  7. Bolotin V.V., Vorontsov A.N. Formation of residual stresses in components made out of laminated and fibrous composites during the hardening process // Mechanics of composites. September 1976. Vol. 12. Issue 5. Pp. 701-705.
  8. Афанасьев Ю.А., Екельчик B.C., Кострицкий С.Н. Температурные напряжения в толстостенных ортотропных цилиндрах из армированных полимерных материалов при неоднородном охлаждении // Механика композитных материалов. 1980. № 4. С. 651-660.
  9. Hyer M.W., Rousseau C.Q. Thermally-induced stresses and deformations in angle-ply composite tubes // Journal of Composite Materials. 1987. Vol. 21. No. 5. Pp. 454-480.
  10. Jerome T. Tzeng. Prediction and experimental verification of residual stresses in thermoplastic composites // Journal of Thermoplastic Composite Materials. April 1995. Vol. 8. No. 2. Pp. 163-179.
  11. Tzeng Т., Chien L.S. A thermal viscoelastic analysis for thick-walled composite cylinders // Journal of Composite Materials March. 1995. Vol. 29. No. 4. Pp. 525-548.
  12. Wisnom M.R., Stringer L.G., Hayman R.J., Hinton M.J. Curing stresses in thick polymer composite components. Part I: Analysis // 12th International Conference on Composite Materials, Paris, July 1999. Woodhead Publishing Ltd, 1999. P. 859. Режим доступа: http://iccm-central.org/Proceedings/ICCM12proceedings/site/papers/pap859.pdf.
  13. Li C., Wisnom M.R., Stringer L.G., Hayman R., Hinton M.J. Effect of Mandrel contact on residual stresses during cure of filament wound tubes // 8th International Conference on Fibre Reinforced Composites, 13-15 September 2000, Newcastle-upon-Tyne, UK. 2000. Pp. 105-112.
  14. Gorbatkina Yu.A. Adhesive strength of fibre-polymer systems. New York ; London : Ellis Horwood, 1992. 264 p.
  15. Турусов Р.А. Адгезионная механика. М. : МГСУ, 2015. 230 с.
  16. Бабич В.Ф. Исследование влияния температуры на механические характеристики жестких сетчатых полимеров : автореф. дисс. … канд. техн. наук. М., 1966. 12 с.
  17. Гуревич Г.И. Деформируемость сред и распространение сейсмических волн. М. : Наука, 1974. 482 с.
  18. Nemat-Nasser S., Hori M. Micromechanics: Overall Properties of Heterogeneous Materials. Amsterdam : Elsevier Science Publishers, 1993.
  19. Aboudi J. Mechanics of Composite Materials, а Unified Micromechanical Approach. Amsterdam : Elsevier Science Publishers, 1991.
  20. Zihui Xia, Yunfa Zhang, Fernand Ellyin. A unified periodical boundary conditions for representative volume elements of composites and applications // International Journal of Solids and Structures. April 2003. Vol. 40. Issue 8. Pp. 1907-1921.
  21. Zheng-Ming Huang, Li-min Xin. Stress concentration factors of matrix in a composite. Subjected to transverse loads // ICCM 2014, July 28-30, Cambridge. Режим доступа: http://www.sci-en-tech.com/ICCM2014/PDFs/321-979-1-PB.pdf.
СКАЧАТЬ (RUS)