АНАЛІЗ АНАЛІТИЧНИХ МОДЕЛЕЙ І РЕАЛІЗОВАНИХ НИМИ ЗАЛЕЖНОСТЕЙ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК КОМПОЗИТНИХ ЗАПОВНЮВАЧІВ
Array
Ключові слова:
сендвічеві конструкції, фізико-механічні характеристики, стільниковий та трубчастий заповнювачі.Анотація
Проведено аналіз точності аналітичних моделей і реалізованих ними фізико-механічних характеристик різних типів композитних заповнювачів сендвічевих конструкцій. Дано оцінку точності наближених аналітичних залежностей фізико-механічних характеристик композитного стільникового заповнювача і встановлено їх застосовність на початкових стадіях проектування стільникових конструкцій. Відзначено далеко не ідеальну точність результатів числового експерименту, зумовлену наближеним характером стандартних методів випробувань. Як для модуля пружності, так і для модулів зсуву, їх значення, які отримані на основі технологій скінченно-елементного аналізу, перевищують відповідні їм величини, що визначались аналітичними формулами Це перевищення над відповідними аналітичними значеннями для модулів зсуву близьке до постійної величини для різних кутів армування і не перевищує 1,14. Для модуля пружності першого роду перевищення змінюється від 1,03 до 1,8 для різних кутів армування стільників. Отримано аналітичні залежності зведених фізико-механічних характеристик трубчастого заповнювача. Ідея методики визначення фізико-механічних характеристик трубчастого заповнювача полягає в реалізації вимоги рівності відносних осьових і зсувних деформацій умовного суцільного типового елемента і реального, виділеного в межах однієї трубки, що враховує тільки її матеріал. Отримано висновок про те, що фізико-механічні характеристики трубчастого заповнювача, визначені за аналітичною моделлю, різною мірою відрізняються від відповідних характеристик, отриманих на основі технологій скінченно-елементного аналізу. При цьому відмінність у модулях пружності першого роду є істотно меншою, ніж у модулях зсуву. Проаналізовано причини цих розбіжностей. Обґрунтовано і рекомендовано використовувати постійні коригувальні коефіцієнти для аналітичних значень зведених фізико-механічних характеристик трубчастого заповнювача, що дозволять їх подальше використання при розрахунках пластинчастих і оболонкових сендвічевих конструкцій.
Посилання
2. Yanes-Armas S., J. De Castro, Keller T. (2017). Long-term design of FRP-PUR web-core sandwich structures in building construction. Composite Structures, 181, 214–228. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.08.089
3. Elfaki I., Abdalgadir S. (2020). Composite sandwich structures in advanced civil engineering applications – a review. Computational Research Progress in Applied Science & Engineering, 6, 259–262.
4. Ding K.W., Wang G., Yin W.Y. (2013). Application of composite sandwich panels in construction engineering. Applied Mechanics and Materials, 291 – 294, 1172–1176. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.291-294.1172
5. Manalo A., Aravinthan T., Fam A., Benmokrane B., Manalo A. (2016). State-of-the-art review on FRP sandwich systems for lightweight civil infrastructure. Journal of Composites for Construction, 21, 1, 1–16. https://doi.org/10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0000729
6. Petrova E.A., Kalmykov O.A. (2015). K ocenke predel'nyh sostojanij trehslojnyh sjendvich-panelej. Komunal'ne gospodarstvo mіst, 121, 38–41.
7. Feng Y., Qiu H., Yicong Gao, Hao Zheng, Tan J. (2020). Creative design for sandwich structures: a review. International Journal of Advanced Robotic Systems, 17, 3, 1–24. https://doi.org/10.1177/1729881420921327
8. Gajdachuk A.V., Gajdachuk V.E., Karpikova O.A., Kirichenko V.V., Kondratiev A.V. (2015). Sotovye zapolniteli i panel'nye konstrukcii kosmicheskogo naznachenija. Kharkiv, National Aerospace University Kharkiv Aviation Institute Publ., 2. 247.
9. Dvejrin A.Z, Majorova E.V. (2011). Analiz jeffektivnosti vnedre-nija integral'nyh konstrukcij s trubchatymi jelementami iz polimernyh kompozicionnyh materialov. Voprosy proektirovaniya i proizvodstva konstruktsii letatel'nykh apparatov, 4(68), 65–77.
10. Zaid N.Z.M., Rejab M.R.M., Mohamed N.A.N. (2016). Sandwich structure based on corrugated-core: a review. MATEC Web Conf, 74, 6. https://doi.org/10.1051/matecconf/20167400029
11. Panin V.F., Gladkov Ju.A. (1991). Konstrukcii s zapolnitelem. Moscow. Mashinostroenie Publ. 272.
12. Zhang J., Yanagimoto J. (2019). Design and fabrication of formable CFRTP core sandwich sheets. CIRP Ann Manuf Technol, 68, 1, 281–284. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2019.04.060
13. Xu G., Wang Z., Zeng T., Cheng S., Fang D. (2018). Mechanical response of carbon/epoxy composite sandwich structures with three-dimensional corrugated cores. Composites Science and Technology, 156, 296–304. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2018.01.015
14. Mackerle J. (2002). Finite element analyses of sandwich structures: a bibliography (1980–2001). Engineering Computations, 19, 2, 206–245. https://doi.org/10.1108/02644400210419067
15. Caliri M.F., Ferreira A.J.M., Tita V.A. (2016). A review on plate and shell theories for laminated and sandwich structures highlighting the finite element method. Composite Structures, 156, 63–77. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2016.02.036
16. Gajdachuk V.E., Kirichenko V.V., Kondratiev A.V. (2014). Konceptual'nyj podhod k formirovaniju fiziko-mehanicheskih harakteristik sjendvichevyh struktur kompozitnyh konstrukcij raketno-kosmicheskoj tehniki. Otkrytye informacionnye i komp'juternye integrirovannye tehnologii, 66, 27–36.
17. Prochnost', ustojchivost', kolebanija: spravochnik (1968). Ed. Birger I.A, Panovko Ja.G.. Moscow: Mashinostroenie Publ.,. 463
18. Gajdachuk A.V., Majorova E.V., Chumak A.A. (2013). Jeksperimental'no-teoreticheskaja metodika opredelenija fiziko-mehanicheskih harakteristik i prochnostnyh svojstv sjendvichevoj trubchatoj struktury iz PKM. Aviacionno-kosmicheskaja tehnika i tehnologija, 6(103), 25–31.
19. Saidani M., Roberts M.W.L. (2006). Experimental investigation of honeycomb constructional elements. Asian Journal of Civil Engineering (Building and Housing), 7, 5, 479–486. https://ajce.bhrc.ac.ir/Portals/25/PropertyAgent/2905/Files/6277/479.pdf
20. Gajdachuk V.E., Kondratiev A.V., Omel'chenko E.V. (2009). Privedennye fiziko-mehanicheskie harakteristiki trubchatogo zapolnitelja dlja trehslojnyh konstrukcij letatel'nyh apparatov, Otkrytye informacionnye i komp'juternye integrirovannye tehnologii, 44, 67–78.
21. Kondratiev A.V., Majorova E.V., Chumak A.A. (2012). Chislennoe opre-delenie privedennyh uprugih fiziko-mehanicheskih harakteristik trubchatogo zapolnitelja. Voprosy proektirovaniya i proizvodstva konstruktsii letatel'nykh apparatov, 1(69), 70–79.
22. Majorova K. V. (2016). Proektuvannya integral`ny`x try`sharovy`x aviakonstrukcij z polimerny`x kompozy`cijny`x materialiv iz trubchasty`m zapovnyuvachem. Dy`s. ... kand. texn. nauk 05.07.02. Nacz. aerokosm. un-t im. M. Ye. Zhukovs`kogo "Xark. aviacz. in-t". Kharkiv, 184.
23. Xiong J., Feng L., Ghosh R., Wu H., Wu L., Ma L., Vaziri A. (2016). Fabrication and mechanical behavior of carbon fiber composite sandwich cylindrical shells with corrugated cores. Composite Structures, 156, 307–319. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2015.10.009
24. Endogur A.I., Vajnberg M.V., Ierusalimskij K.M. (1986). Sotovye konstrukcii. Vybor parametrov i proektirovanie. Moscow: Mashinostroenie Publ., 200.
25. Vasiliev V.V., Morozov E.V. Advanced Mechanics of Composite Materials. Elsevier, 2007. 504.
26. Harchenko M.E. (2015). Sintez racional'nyh konstruktivno-tehnologicheskih reshenij ugleplastikovyh formorazmerostabil'nyh konstrukcij kosmicheskogo naznachenija. Dis. ... kand. tehn. nauk 05.07.02. Dnepropetr. nac. un-t im. O. Gonchara. Dnepropetrovsk, 189.
27. Slivinskij V.I., Kondratiev A.V., Harchenko M.E. (2012). Vlijanie shemy armirovanija napolnitelja na svojstva uglesotoplasta. Kompozitnye materialy, 6, 1, 33–40.
28. Slivinskij V.I. (2000). Analiz metodov mehanicheskih ispytanij sotovyh zapolnitelej na sdvig. Voprosy proektirovaniya i proizvodstva konstruktsii letatel'nykh apparatov, 1(18), 68–77.
29. Slivinskij V.I. (1999). Analiz standartnyh metodov mehanicheskih ispytanij sotovyh zapolnitelej na poperechnoe rastjazhenie i szhatie. Voprosy proektirovaniya i proizvodstva konstruktsii letatel'nykh apparatov, 3(16), 25–37.
30. Gajdachuk V.E., Kirichenko V.V., Kondratiev A.V. (2008). Korrektirovka sushhestvujushhih analiticheskih zavisimostej fiziko-mehanicheskih harakteristik sotovogo zapolnitelja s uchetom ego vysoty. Otkrytye informacionnye i komp'juternye integrirovannye tehnologii, 40, 5–12.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому збірнику, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY-NC-ND 4.0 (із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Без Похідних 4.0 Міжнародна), котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
