Забыли данные входа?   Регистрация  

Прочность трехслойных композитных пластин с тетракиральными сотами при статическом изгибе

Автор: Алексей Вячеславович Мазаев

Организация: Воронежский государственный технический университет

Прочность трехслойных композитных пластин с тетракиральными сотами при статическом изгибе

Тетракиральная структура представляет собой упорядоченно расположенные цилиндры по схеме квадратной решетки, которые соединяются друг с другом с помощью тангенциально прикрепленных ребер, где каждый из цилиндров содержит четыре прикрепленных ребра [1]. Экспериментально было показано, что данная структура обладает ауксетическим поведением в плоскости (отрицательным коэффициентом Пуассона) – увеличивается при растяжении и сужается при сжатии. Несмотря на особое внимание к ауксетикам в последнее время, теоретическую допустимость существования таких материалов впервые показал А.Э.Х. Ляв более 120 лет назад. Позднее к аналогичному выводу пришел Л.Д. Ландау. Исходя из известного выражения модуля сдвига для изотропного материала, следует вывод, что при стремлении коэффициента Пуассона к -1 значительно возрастает сопротивление сдвигу, что является одним из важных преимуществ ауксетиков [1]. В данной статье рассмотрены трехслойные композитные пластины с центральным слоем из тетракиральных сот. В условиях статического изгиба сэндвич-пластин при жестком закреплении и трехточечном изгибе определяются значения нагрузки, при которых максимальные напряжения в композитах приравниваются к условному пределу текучести. В процессе моделирования варьируется дискретизация (размер элементарных ячеек) и относительная плотность сотовых структур при постоянной толщине слоев сэндвич-пластин. Характеристики алюминиевого сплава Д16 выбраны в качестве свойств материала слоев. Для определения прочности используется численное моделирование с применением системы конечно-элементного анализа Comsol Multiphysics, а также алгоритм конечно-элементного анализа на базе известных уравнений теории упругости. В условиях трехточечного изгиба композитные пластины с различной дискретизацией и равной относительной плотностью сотовых прослоек демонстрируют малое расхождение значений нагрузки на всем диапазоне значений относительной плотности в сравнении с изгибом при жестком закреплении. Также при изгибе с жестким закреплением и трехточечном изгибе композитные пластины демонстрируют подобное преимущество в прочности относительно сплошных пластин с равным объемом твердого тела.