Моделирование зарождения трещины сдвига в волокне композита, армированного однонаправленными волокнами

Abstract

Предложена модель зарождения трещины сдвига в волокне композита с периодической структурой, основанная на рассмотрении зоны трещинообразования. Полагается, что зона процесса трещинообразования представляет собой слой конечной длины, содержащей материал с частично нарушенными связями между отдельными структурными элементами. Наличие связей между берегами зоны предразрушения моделируется приложением к поверхности этой зоны сил сцепления, вызванных отсутствием связей. Анализ предельного равновесия зоны предразрушения при поперечном сдвиге выполняется на основе критерия предельного сдвига связей материала.

Запропоновано модель зародження тріщини зсуву у волокні композиту з періодичною структурою, що ґрунтується на розгляді зони тріщиноутворення. Вважається, що зона процесу тріщиноутворення являє собою шар скінченної довжини, що містить матеріал з частково порушеними зв’язками між окремими структурними елементами. Наявність зв’язків між берегами зони передруйнування моделюється прикладанням до поверхні цієї зони сил зчеплення, викликаних відсутністю зв’язків. Аналіз граничної рівноваги зони передруйнування при поперечному зсуві виконується на основі критерію граничного зсуву зв’язків матеріалу.

The model of shear crack nucleation in composite fibre with the periodic structure, based on consideration of fracturing zone is offered. It is assumed, that the fracturing zone represents as finite length layer that containing the material with partially broken bonds between separate structural elements. The analysis of prefracture zone limiting equilibrium under transverse shear is carried out on the basis of criterion of material bonds limiting shear and includes: 1) an establishment of cohesive forces dependence from prefracture zone faces shear; 2) an estimation of the stress state near to prefracture zone in view of external loadings and cohesive forces; 3) definition of critical external loadings dependence from geometrical parameters of the composite environment at which appears the crack.