Формулировка критерия усталостной прочности композиционных материалов

Аннотация

Согласно результатам многочисленных экспериментов, композиционные материалы при циклических нагружениях деформируются и разрушаются вследствие накопления дефектов различной природы. В работе на основе этих результатов и с учетом концепции рассеянного повреждения и разрушения сформулирован критерий усталостной прочности для этих материалов. В общей постановке кинетическое уравнение для параметра поврежденности рассматривалось в работах Говарда и Бокшицкого. Согласно этим работам поврежденность системы, в соответствии с представлениями статистической физики, протекает со скоростью, зависящей от некоторых внешних факторов (механических, физических, химических и др.), а также от величины накопленной поврежденности. Реальные материалы имеют случайную структуру, поэтому параметр сплошности или повреждености является статистическим показателем, который может быть задан с помощью некоторого кинетического уравнения. Относительное изменение модуля упругости в процессе циклических нагружений рассматривается в качестве параметра сплошности (поврежденности). Критическая величина повреждений принимается в качестве условия разрушения и на этой основе формулируется критерий усталостной прочности. Конкретизированы коэффициенты критерия и построены кривые накопления повреждений и кривые усталости. Наблюдается хорошее согласие теоретических кривых поврежденности и усталости с результатами соответствующих опытов по усталости стеклопластиков. Таким образом, предлагаемый подход позволяет прогнозировать усталостную прочность композиционных материалов на основе относительного изменения модуля упругости в процессе циклических нагружений.