Гомогенізація односпрямованого композиту, армованого двома типами транстропних порожнистих волокон
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.242398Ключові слова:
трикомпонентний односпрямований композит, транстропні порожнисті волокна, ефективні пружні сталі, гомогенізаціяАнотація
Розроблено методику визначення ефективних пружних сталих композиту, односпрямовано армованого двома типами транстропних порожнистих волокон. Це важливо, тому що визначення цих характеристик є невід’ємним етапом при проєктуванні конструкцій з композиційних матеріалів. Підхід базується на використанні аналітичних формул для визначення пружних характеристик двокомпонентного композиту з транстропними матрицею та порожнистим волокном. Розглядається гексагональна укладка волокон при періодичній структурі армування. Використовується подвійна гомогенізація. Композиційний матеріал умовно розбивають на гексагональні області двох видів. Перший – порожнисте волокно з одного матеріалу і оточуюча його матриця. Аналогічно, другий – з порожнистим волокном з іншого матеріалу. При першій гомогенізації визначаються пружні сталі транстропного матеріалу кожної з двох областей. При повторній гомогенізації область першого виду приймається за «умовне» волокно, область другого виду – за «умовну» матрицю. Обчислено ефективні пружні сталі для композиту, армованого двома типами ізотропних порожнистих волокон. Запропонована методика дає хорошу збіжність результатів обчислень з розрахунками за відомими формулами. Максимальна відносна похибка обчислення поздовжніх пружних характеристик у порівнянні з відомими формулами не перевищує 0,05 %. Побудовано залежності деяких ефективних пружних сталих від об’ємного вмісту порожнистих волокон різних типів. Використовуючи даний підхід, можна моделювати трикомпонентні композити, варіюючи матеріалами матриці, порожнистих волокон та їх об’ємним вмістом. Завдяки цьому стає можливим прогнозування міцності таких композитів до певних деформацій на стадії проєктування
Посилання
- Wang, G., Tu, W., Pindera, M.-J. (2017). Tailoring the moduli of composites using hollow reinforcement. Composite Structures, 160, 838–853. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2016.10.060
- Balaji, R., Sasikumar, M., Jeyanthi, S. (2016). Characterisation of hollow glass fibre reinforced vinyl-ester composites. Indian Journal of Science and Technology, 9 (47), 1–5. doi: https://doi.org/10.17485/ijst/2016/v9i48/107921
- Nasr-Isfahani, M., Tehran, M. A., Latifi, M., Halvaei, M., Warnet, L. (2017). Experimental and theoretical investigation of hollow polyester fibers effect on impact behavior of composites. Journal of Industrial Textiles, 47 (7), 1528–1542. doi: https://doi.org/10.1177/1528083717699367
- Bayat, M., Aghdam, M. M. (2012). A micromechanics based analysis of hollow fiber composites using DQEM. Composites Part B: Engineering, 43 (8), 2921–2929. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2012.06.021
- Nasr-Isfahani, M., Latifi, M., Amani-Tehran, M. (2013). Improvement of Impact Damage Resistance of Epoxy-Matrix Composites Using Ductile Hollow Fibers. Journal of Engineered Fibers and Fabrics, 8 (1), 155892501300800. doi: https://doi.org/10.1177/155892501300800108
- Naeimirad, M., Abuzade, R., Babaahmadi, V., Neisiany, R. E., Brüll, R., Pursche, F. (2021). Hollow fiber reinforced polymer composites. Fiber Reinforced Composites, 461–477. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-12-821090-1.00001-6
- Aimmanee, S., Asanuma, H. (2019). Micromechanics-based predictions of effective properties of a 1-3 piezocomposite reinforced with hollow piezoelectric fibers. Mechanics of Advanced Materials and Structures, 27 (22), 1873–1887. doi: https://doi.org/10.1080/15376494.2018.1529842
- Grebeniuk, S. (2016). Effective elastic constants of the composite material reinforced by the unidirectional fibers of the two types. Visnyk of Zaporizhzhya National University. Physical and Mathematical Sciences, 1, 48–56. Available at: http://journalsofznu.zp.ua/index.php/phys-math/article/view/1342/1295
- Stoliarova, A. V., Kоval, R. A., Hatsenko, A. V., Dioba, N. O. (2021). The determination of the elastic constants of the composite material with solid and hollow equivalently directed fibers. Bulletin of Zaporizhzhia National University. Physical and Mathematical Sciences, 1, 57–64. doi: https://doi.org/10.26661/2413-6549-2021-1-07
- Nazarenko, L. V. (2008). Deformative properties of granular-fiber composites under matrix microdamaging. Prykladni problemy mekhaniky i matematyky, 6, 146–153. Available at: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/7704
- Homeniuk, S., Grebenyuk, S., Klimenko, M., Stoliarova, A. (2018). Determining the effective characteristics of a composite with hollow fiber at longitudinal elongation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (7 (96)), 6–12. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.143406
- Grebenyuk, S., Klymenko, M., Stoliarova, A., Titova, O. (2019). Longitudinal shear modulus of the composite material with hollow fibers. Mechanika 2019: Proceedings of the 24th International Scientific Conference. Kaunas, 45–48. Available at: https://www.researchgate.net/publication/354890490_Longitudinal_Shear_Modulus_of_the_Composite_Material_with_Hollow_Fibers
- Karpinos, D. M. (Ed.) (1985). Kompozicionnye materialy. Kyiv: Naukova dumka, 588.
- Tarnopol'skiy, Yu. M., Zhigun, I. G., Polyakov, V. A. (1987). Prostranstvenno-armirovannye kompozicionnye materialy. Moscow: Mashinostroenie, 224.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Anastasiia Stoliarova, Andriy Pozhuyev, Oksana Spytsia, Alla Bohuslavska
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
