Динамика удара - Зукас Дж. А.
Скачать (прямая ссылка):
500
Ш
300
і
200
100
і
/7=/ -4M- H k-tf-ч
п R = 10
H-переменная величина
Разрушение у верх нейповерхности пла-* с тины под действием локальных контактных^ на -пряжении Разрушение, вызванной напряжениями
от изгиба пластины
Рис. 1.17. Влияние толщины на максимальное поверхностное давление при котором возникает разрушение в некоторой точке пластины.
t - 1,5мм
Jl_
Примечание Между qo и скоростью удара Vq существует соотношение
r/t
10
^Начало разрушения
HQib
9/9^0,55
Рис. 1.18. Увеличение зоны разрушения в пластине из композита «Торнел» 300/эпоксид при возрастании поверхностного давления и (или) эозрастании скорости удара (псевдоизотропная укладка).
qо = 690 МПа, V0 = 8,38 м/с Разрушение композитных материалов
33
*/
/ 2 3
У
с
/ 2 3
1К/Ь„
/ 2 3 в. 0щ\-7-n*/a„
LJ.
Рис. 1.19. Увеличение зоны разрушения (заштрихованные площади) в полубесконечной мишени из «Торнел» 300/эпоксид при возрастании поверхностного давления (или скорости удара).
<70 = 2,76 ГПа; O0 = 6,15 мм, V0 = 38,1м/с, a-q/q0 = а/а0 = 0,125, б-q/'qo = a/aQ = 0.25. e-q/q0 = а/а0 = 0,5,
г - q/qo = а/а0 = 1
висимость критической амплитуды давления qпри которой начинается разрушение, от Я-толщины пластины, отнесенной к радиусу площадки контакта а. Результаты относятся к мишеням-пластинам, изготовленным из материала «Торнел» 300/5208, имеющим псевдоизотропную укладку, и подвергнутым удару стальной сферой диаметром 3,81 см. Как и ожидалось, ударное разрушение тонких пластин возникает на тыльной поверхности и определяется изгибными напряжениями в пластине. С ростом толщины мишени изгибные напряжения в пластине становятся малыми, и разрушение уже определяется локальными контактными напряжениями. Типичные результаты по росту зоны разрушения во времени в тонкой и полу бесконечной мишенях показаны на рис. 1.18 и 1.19.
1.2.3. ВЛИЯНИЕ ОРИЕНТАЦИИ ВОЛОКОН
Другим фактором, существенно влияющим на тип и протяженность зоны ударного разрушения, является ориентация волокон. На рис. 1.20-1.23 показаны зоны разрушений в круглых, защемленных по контуру пластинах с однонаправленным, двунаправленным и тринапра-вленным (псевдоизотропным) размещением волокон, подвергнутых удару стальной сферой диаметром 3,81 см. Расчеты были выполнены в предположении, что пластины состоят из равномерно распределенных 34
Г лава 2
Стальной ударник ф 38,1 мм
\ I I JeT^
' 1 Jtf"" І
Радиальное І расстояние, мм \о 2 4 38.1
Радиальное расстояние, мм
2 4 38.1
шш
Однонаправ- j Сечение O-C і Сечение О-В
ЖГ Радиальное расстояние, мм
2 4 б 8 Ю 12
14
38.1
"Ш
Шж, 111 ш т ИШ
Сечение O-A
Рис. 1.20. Разрушения в пластине из композита «Торнел» 300/эпоксид с однонаправленной укладкой волокон при ударе внешним объектом.
Скорость удара 1,9 м/с Зоны разрушения заштрихованы
по толщине слоев, так что материал пластины может рассматриваться как эквивалентный однородный и ортотропный. На рис. 1.23 представлены результаты расчетов, полученные в предположении, что пластина состоит из девяти дискретных слоев композитного материала с ориентацией волокон в двух направлениях 0 и 90°. Любой данный слой предполагается однородным и ортотропным, в то время как сам композит
Стальной ударник 038.1мм
Радиальное iCCmo
38.1 О
I Сечение O-A и O-C
двунаправленная укладка волокон
Радиальное расстояние, мм
2 38,1
W ?
I
Сечение О-В
Рис. 1.21. Разрушения в пластине из композита «Торнел» 300/эпоксид с двунаправленной укладкой волокон (1:1) при ударе внешним объектом.
Скорость удара 1,9 м/с Разрушение композитных материалов
35
CmaAbHQu ударник 038, / мм
і Радиальное расстояние \0 2
38,1
і
Зона разрушения в любом сечении
Тринаправленная укладка волокон
Рис. 1.22. Разрушения в пластине из композита «Торнел» 300/эпоксид с три-направленной укладкой волокон (псевдоизотропный в плоскости материал) при ударе внешним объектом.
Скорость удара 1,9 м/с
Стальной ударник ф 38, !мм
і О
а Радиальное расстояние, мм T 4 6 в
•
ТЯТЯтт
уналравлеЯ^Радиальной'0 ъадка расстояние, мм 0 2 4 38,1
9
Шш
Сечение О-В
Сечение O-A
Радиальное расстояние, мм 0 2 4 38,1
9
Сечение O-C
Рис. 1.23. Разрушения в пластине из двунаправленного композита «Торнел» 300/эпоксид с девятью равномерно распределенными по толщине слоями при ударе внешним объектом.
Скорость удара 1,9 м/с. 36
Г лава 2
рассматривался как многослойный, гетерогенный и ортотропный материал. Сравнение результатов, приведенных на рис. 1.21 и 1.23, показывает, что для получения достаточно точных характеристик зоны разрушения нужно рассматривать композит как многослойный гетерогенный ортотропный материал, а не как однородный ортотропный. Из приведенных выше результатов видно также, что зона ударного разрушения становится минимальной, когда слои равномерно распределены по толщине, а волокна имеют двунаправленную укладку. Этот вывод вместе с результатами о влиянии свойств волокон и заполнителя был подтвержден экспериментально (разд. 1.3).
