Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Физико-математические науки
Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

Диссертационная работа:

Дамдинов Тимур Абрамович. Устойчивость и рост дефектов типа отслоений в пластинах из композиционных материалов : диссертация ... кандидата технических наук : 01.02.06 / Дамдинов Тимур Абрамович; [Место защиты: Иркут. гос. ун-т путей сообщения].- Иркутск, 2007.- 146 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/5333

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

стр.

Введение 4

1. Современное состояние проблемы расчета пластин из слоистых ма
териалов с использованием информационных технологий 8

1.1. Анализ методов исследования элементов конструкций из
слоистых материалов 8

1.2. Методика расчета изделий в системе ANSYS 21
Выводы по главе 31

2. Устойчивость и рост дефектов типа сквозного прямоугольного от
слоения в пластине из слоистых материалов 32

2.1. Задачи устойчивости тонких отслоений в элементах конструк
ций из слоистых материалов 32

  1. Энергетический метод для решения нелинейных задач устойчивости 32

  2. Определение критических нагрузок и закритического поведения с помощью энергетического критерия устойчивости 43

  3. Влияние поперечного сдвига 52

  1. Исследование роста дефектов типа отслоений 56

  2. Примеры расчета одномерных задач 62

  1. Действие изгибающего момента 62

  2. Действие поперечной сосредоточенной силы 64

  3. Осевое сжатие тонкого упругого отслоения 67 Выводы по главе 73

3. Численное моделирование дефектов в элементах конструкций из
слоистых композиционных материалов 75

3.1. Упругие характеристики слоистых композиционных материалов 75
3.1.1. Преобразование компонент тензора деформаций при повороте

системы координат 76

  1. Преобразование жесткостных характеристик слоя однонаправленного композиционного материала при повороте системы координат 79

  2. Приведенные жесткостные характеристики многослойного пакета. 85

3.2. Численное моделирование свойств слоистых композиционных
материалов 96

3.3. Решение задачи устойчивости пластины с дефектом
отслоения 101

  1. Моделирование зоны отслоения 107

  2. Численный расчет упругой балки с дефектом отслоения 113 Выводы по главе 118

4. Экспериментальное исследование элементов конструкций из КМ с

дефектами 119

  1. Испытание образцов из КМ с дефектами 119

  2. Метод автоматической обработки результатов эксперимента 122

  3. Результаты эксперимента 127 Выводы по главе 129

Выводы по работе 130

Литература 131

Приложение 145

Введение к работе:

Актуальность темы Современное машиностроение ставит
задачи создания и использования материалов с улучшенными
эксплуатационными показателями В отличие от традиционных
(изотропных) материалов композиционные материалы (КМ) обладают
повышенной прочностью, коррозионной стойкостью,

износостойкостью, повышенной долговечностью В связи с этим возникает необходимость в создании современных методов прогнозирования и численного расчета поведения новых материалов на основе ограниченного набора параметров с учетом внешних воздействий В последнее время, значительное развитие получили методы численного моделирования, основанные на методе конечных элементов (МКЭ), применение которых позволит ускорить процесс разработки и расчета изделий из КМ, обеспечит возможность оптимизации конструкции и существенно уменьшит затраты на создание и доработку опытных образцов

КМ слоистой структуры, обладая высокой прочностью, весьма чувствительны к дефектам типа отслоение, появляющиеся в процессе их изготовления и эксплуатации Таким образом, разработка научно обоснованных алгоритмов и методов расчета машиностроительных изделий из КМ с дефектами является актуальной задачей

Целью работы является разработка методики численного моделирования пластин из слоистых КМ, разработка моделей с дефектами типа отслоений с учетом геометрической нелинейности, анализ возможного роста дефектов

Основная идея работы разработка методики численного и аналитического моделирования дефектов типа отслоений в слоистых композитных материалах с учетом таких факторов, как геометрия зоны расслоения, геометрически нелинейный характер деформирования, структура слоистого композита Применение ее для исследования поведения дефектов под нагрузкой и определения допустимо безопасных размеров отслоений Апробация данной методики на примерах моделирования изделий из слоистых композитных

материалов с дефектами типа отслоений и сопоставление с экспериментальными результатами

Основные задачи работы Для достижения указанной цели в работе ставятся следующие задачи

  1. Разработка методики численного моделирования пластин из слоистых КМ с использованием современных CAD/CAE систем, таких, как ANSYS, PRO-E, SohdWorks

  2. Построение одномерной модели сквозных дефектов постоянной ширины с учетом геометрической нелинейности Теоретическое исследование возможного роста отслоившейся части

  3. Моделирование и расчет на устойчивость пластин с дефектами в программном комплексе ANSYS с анализом процесса роста отслоения

  4. Экспериментальная проверка полученных теоретических результатов с использованием системы технического зрения для автоматической обработки результатов разрушения элементов конструкций из КМ

На защиту выносятся следующие научные положения диссертационной работы

- новая методика численного моделирования элементов конструкций
из слоистых КМ с использованием CAE/CAD систем, таких, как
ANSYS, PRO-E, Solid Works,

модели расчета на устойчивость дефектов типа отслоений в пластинах с учетом геометрических, нелинейностей и анализом процесса роста отслоения,

методика моделирования и расчета устойчивости дефектов типа отслоений в программном комплексе ANSYS, с использованием контактных элементов,

- результаты экспериментального исследования разрушения пластин из
КМ с использованием системы технического зрения для
автоматической обработки результатов разрушения элементов
конструкций из КМ

Методы исследований Исследования проводились на основе обобщенного энергетического метода для решения нелинейных задач устойчивости и метода разрушения Гриффитса Для геометрического

моделирования использовались CAD программы (Pro-E, Solid Works) Анализ напряженно деформированного состояния, устойчивости, разрушения проводился методом конечных элементов с использованием программного комплекса ANSYS Экспериментальные исследования выполнены в производственных условиях по разработанной методике на экспериментальной установке

Научная новизна Разработана методика численного расчета на устойчивость элементов конструкций из слоистых КМ с анализом процесса роста отслоения Методика расчета реализована в виде пользовательских подпрограмм в программе конечно-элементного анализа ANSYS с дописанными автором модулями

Энергетический подход обобщен на случай определения критической нагрузки и закритического поведения отслоившейся части Дана теоретическая оценка допустимых размеров дефектов типа отслоений

Впервые решена задача разрушения отслоением элементов
конструкций с использованием контактных элементов и

усовершенствованного элемента INTER205 в системе ANSYS

Для обработки экспериментальных результатов впервые применена система технического зрения

Практическая ценность Предложенная методика расчета позволяет на стадии проектирования определять прочностные свойства деталей, прогнозировать поведение дефектов под нагрузкой и определять их безопасный размер Использование предложенного комплекса программ позволяет сокращать сроки разработки, доводки изделий и объем испытаний, что, в конечном счете, снижает стоимость выполнения проекта и способствует повышению эффективности работы предприятия Автором разработаны пользовательские программы (макросы) на языке APDL - встроенном языке программирования ANSYS, получено свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ № 2007610099

Результаты исследований используются в проектном и конструкторском бюро лопастного и авиационного заводов г Улан-Удэ Результаты подтверждены актами внедрения

Работа выполнена в рамках целевой программы МОиН РФ

«Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008гг )» (проект
№ РНП 2 1 2 8630) и профаммы МОиН РФ «Развитие научного
потенциала высшей школы (200б-2008гг)» (проект

№РНП2 1 2 5517)

Реализация работы Разработанная методика расчета внедрена на ОАО «У-УАЗ» (Улан-Удэнском авиационном заводе) и ЗАО «У-УЛЗ» (Улан-Удэнский лопастной завод) Результаты расчетов использованы при проектировании изделий завода

Апробация работы Основные положения диссертации были представлены на 12-й международной конференции Туполевские чтения, г Казань, 2004г, на всероссийской научно-технической конференции «Теоретические и прикладные вопросы современных информационных технологий», г Улан-Удэ, 2005г, на 5-й межрегиональной научно-технической конференции с международным участием «Механики XXI веку», г Братск, 2006г, на 3-й международной конференции «Проблемы механики современных машин», г Улан-Удэ, 2006г, на международной выставке в г Шеньян, КНР, 2006, на региональной выставке «Научно-технические разработки и инновационные проекты Республики Бурятия», г Улан-Удэ, 2006г , на четвертой Китайско-Российско-Монгольской выставке по науке и технике в г Маньчжурия, КНР, 2007г, а также на научно-практических конференциях преподавателей ВСГТУ, г Улан-Удэ, 2003-2006гг

Публикации По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, из них 2 работы в журналах, рекомендуемых ВАК

Объем работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, библиографического списка, включающего 149 наименований Объем работы - 146 страниц, включая 73 рисунка Диссертация имеет приложение, содержащее два акта внедрения результатов исследований

Подобные работы
Полтавец Павел Алексеевич
Упруго-пластическое деформирование пластин, выполненных из материалов, чувствительных к наводороживанию
Колотилин Алексей Николаевич
Изгиб пластин из прокатного пластически ортотропного материала
Токарев Владимир Николаевич
Устойчивость поверхности материалов при интенсивном лазерном воздействии
Азеев Константин Викторович
Динамическая устойчивость пологих оболочек из вязкоупругих материалов
Мусаев Ильгам Умбат оглы
Некоторые вопросы устойчивости элементов конструкций из неоднородных упругопластических материалов
Фишер Владимир Федорович
Оптимальное распределение материала и рациональная расстановка связей в задачах устойчивости и колебаний стержневых систем
Горбатов Григорий Зиновьевич
Влияние реакций между точечными дефектами на кинетику роста пор и переползание дислокаций в облученных металлах
Молодкин Вадим Борисович
Динамическая теория рассеяния излучений кристаллами с макроскопически однородно распределенными дефектами произвольного типа
Сазонов Александр Петрович
Изгиб пластин, выполненных из материалов с усложненными свойствами
Бритвин Альберт Александрович
Моделирование процессов механической обработки пластин полупроводниковых и диэлектрических материалов свободным абразивом

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net