К вопросу определения критических уровней потери устойчивости композитных материалов

Abstract

Прочность хрупких материалов снижается с ростом абсолютных размеров тела и это, как правило, объясняют с позиции теории «слабейшего звена», т.е. повышением вероятности попадания в нагруженную зону достаточно опасного дефекта, снижающего реализацию прочности. Однако масштабный эффект следует также из предположения, что накопленная в объеме тела упругая энергия переходит в работу разрушения по некоторой поверхности. В результате рассмотрения и анализа особенностей структурно-неоднородных тел выявлены в качестве наиболее информативных параметров, характеризующих устойчивость различных композитных конструкций, следующие величины: критическое значение межслойных касательных напряжений, межслойная сдвиговая прочность при кручении, пре-дел прочности при сжатии композитного прямоугольного образца, обобщенной критерий прочности А. К. Малмейстера, вероятность разрушения элемента структуры композитного материала, вероятность совместного разрушения двух произвольных элементов композитных материалов, критическое значение амплитуды волн напряжений, критическое значение скорости изменения напряжения, критическое значение градиента напряжений, критическое значение удельной упругой мощности.

Міцність крихких матеріалів знижується із зростанням абсолютних розмірів тіла і це, як правило, пояснюють з позиції теорії «найслабкішої ланки», тобто підвищенням вірогідності попадання в навантажену зону достатньо небезпечного дефекту, що знижує реалізацію міцності. Проте масштабний ефект випливає також з припущення, що накопичена в об'ємі тіла пружна енергія переходить в роботу руйнування по деякій поверхні. В результаті розгляду і аналізу особливостей структурно-неоднорідних тіл виявлено в якості найбільш інформативних параметрів, що характеризують стійкість різних композитних конструкцій, наступні величини: критичне значення міжшарових дотичних напруг, міжшарова зсувна міцність при крученні, межа міцності при стисненні композитного прямокутного зразка, уз а-гальнений критерій міцності А. К. Малмейстера, вірогідність руйнування елемента структ у-ри композитного матеріалу, вірогідність сумісного руйнування двох довільних елементів композитних матеріалів, критичне значення амплітуди хвиль напружень, критичне значення швидкості зміни напружень, критичне значення градієнта напружень, критичне значення пи-томої пружної потужності.

Strength of fragile materials is reduced with increasing absolute sizes of a body; usually it is explained by the theory of «the weakest link», i.e. by increased probability of dangerous defect occurred in the loaded area resulting in the reduced strength. At the same time, a scale effect can also be explained by an assumption that the accumulated in the volume of body elastic energy transfers to the failure energy on a certain surface. Basing on studying and analysis of properties of structurally heterogeneous bodies, the following parameters were specified as the most informing ones, which can characterize stability of different composite structures: critical value of interlaminar tangent strength; interlaminar shear strength at twisting; ultimate compression strength of the right-angled specimens; the A.K. Malmeyster generalized criterion of strength; probability of structural fracture of composite material elements; probability of joint destruction of two random elements in the composite materials; critical value of stress wave amplitudes; critical value of stress change speed; critical value of stress gradient; and critical value of specific elastic power.