Akadēmiskais centrshttps://doi.org/10.22364/mkm.58.4.04
Н. В. Турбин, Р. Д. Трифонов, С. С. Ковтунов
Московский авиационный институт (НИУ), Россия
Моделирование смятия композитного материала методами вычислительной микромеханики
Полный текст: PDF (RUS)
Предложен метод изучения смятия однонаправленного композитного материала на основе вычислительной микромеханики. Микромеханическая модель использована для изучения упругости и прочности однонаправленного композитного материала в условиях работы на смятие под крепежным элементом. Модель имитирует результаты испытаний на полуобразце с отверстием диаметром 6 мм. На модели, учитывающей только геометрическую нелинейность, показано влияние трения контакта и дефектов волокна на модуль упругости смятия. На модели с упругопластическими свойствами матрицы показаны особенности образования полос кинкинга волокон и выявлена последовательность разрушения при смятии. Полученные закономерности могут быть учтены при создании модели разрушения обобщенного материала слоя и изучении смятия на разнонаправленных укладках.
Ключевые слова: смятие, микромеханика вычислительная, композит с полимерной матрицей, соединения
Поступила в редакцию 08.02.2022
Окончательный вариант поступил 04.04.2022
Перевод статьи на английском языке: Springer
N. V. Turbin, R. D.Trifonov, and S. S. Kovtunov
Simulation of crumpling in composite materials via computational micromechanics
A method for studying the crumpling of unidirectional composite material based on the computational micromechanics is proposed. A micromechanical model is used to study the elasticity and strength of a unidirectional composite material in crumpling under a fastener. The model simulates the test results on a semi-sample with a hole of diameter 6 mm. The effect of contact friction and fiber defects on the elastic modulus of crumpling is shown on a model that takes into account only the geometric nonlinearity. On a model with elastic-plastic properties of the matrix, the formation features of kink bands in fibers are shown and the sequence of damage initiation during crumpling is revealed. The relations obtained can be taken into account when creating a damage model of the homogenized material of a unidirectional composite layer and studying the crumpling on multidirectional lay-ups.
Keywords: crumpling, computational micromechanics, polymer-matrix composites, joints
Received Feb. 8, 2022 (Apr. 4, 2022)