Механика композитных материалов 1 1979

4—7 сентября 1978 г. в г. Юрмала со­ стоялся первый советско-американский симпозиум по проблеме «Разрушение композитных материалов». С советской стороны организаторами симпозиума вы­ ступили Отделение механики и процессов управления АН СССР, Совет по синтети­ ческим материалам АН СССР, Институт механики полимеров АН Латвийской ССР; с американской стороны в качестве органи­ затора выступил Институт разрушения и механики твердого тела Лихайского уни­ верситета. Оргкомитет симпозиума был ут­ вержден в следующем составе: председа­ тель — президент АН Латвийской ССР член-корреспондент АН СССР А. К. Малмейстер, сопредседатель со стороны США — профессор Лихайского университета Дж. Си, ученый секретарь — доктор фи­ зико-математических наук В. П. Тамуж, члены Оргкомитета — академики АН СССР

Н. С. Ениколопов и 10. Н. Работнов и док­ тор технических наук С. Т. Милейко.

Количество участников было строго ог­ раничено: предполагалось присутствие не более 20 иностранных и 30 советских уче­ ных. Персональные приглашения от имени Оргкомитета были разосланы только уче­ ным, активно работающим в данной об­ ласти. Оргкомитет отобрал 32 доклада — 16 советских и 16 иностранных (из послед­ них 13 было представлено американцами и по одному — учеными из Великобритании, ФРГ и Франции). По разным причинам на конференции не смогли присутствовать четыре иностранных и один советский участник, заранее представившие доклады. Их сообщения были распространены в письменном виде.

Были заслушаны доклады на следую­ щие темы: микроразрушение композитов, статистические и математические методы исследований, анализ напряженного со­ стояния, методы испытаний.

Были проведены дискуссии по вопро­ сам соотношения микро- и макроразрушення в композитах; применения методов механики разрушения; по методам испы­ таний композитов; по влиянию технологии иа процесс разрушения композитов.

На секции микроразрушения компози­ тов С. Т. Милейко (Институт физики твер­ дого тела АН СССР, Москва) в своем до­ кладе рассмотрел две возможности разру­ шения волокнистого материала с хрупкими волокнами при растяжении его в направ­ лении волокон. В случае малого процента армирования разрушение происходит пу­ тем накопления отдельных разрывов, рас­ пространение которых тормозится пласти­ ческой матрицей. При больших степенях

армирования волокна могут тесно сопри­ касаться, образуя отдельные группы, кото­ рые при разрушении создают опасный де­ фект. Качественное совпадение предложен­ ной модели с экспериментальными резуль­ татами хорошее.

Доклад Дж. Дундурса (Северо-Запад­ ный университет, Эванстон, Иллинойс, США) и М. Комниноу (Мичиганский уни­ верситет Анн Арбор, Мичиган, США) был посвящен расчету плоских межфазных трещин в составных материалах. В докладе обращалось внимание на некорректность решения этих задач традиционными мето­ дами сплошной среды, поскольку при этом раскрытие в концевых зонах трещин ока­ зывается отрицательным, т. е. края тре­ щины перекрываются, что физически невоз­ можно. Авторы устраняют некорректность путем введения отдельных зон сцепления, прилипания, скольжения и раскрытия контактирующихся материалов. Представля­ ется, что доложенные результаты имеют существенное значение для расчета кон­ тактного слоя композитов с плоской струк­ турой.

В докладе В. П. Тамужа (Институт механики полимеров АН Латвийской ССР) был дан статистический анализ кинетики накопления и укрупнения дефектов в одно­ направленном композите под постоянной нагрузкой, приложенной в направлении волокон. В качестве исходных данных взято статистическое распределение дол­ говечности волокон и при упрощающих предположениях относительно формы возникающих дефектов и взаимодействия волокон и связующего получены оценки долговечности композита и ожидаемого ко­ личества трещин разных размеров в нем. В докладе подчеркнуто, что объемное раз­ рушение, которое в той или иной степени наблюдается при разрушении всех твердых тел, в композитах проявляется наиболее отчетливо. Поэтому композиты могут рас­ сматриваться как модельные материалы для изучения процессов разрушения в твердых телах.

Аналогичная мысль была подчеркнута

вдокладе В. С. Куксенко, Л. Г. Орлова,

Д.И. Фролова (Физико-технический ин­

ститут им. А. Ф. Иоффе АН СССР, Ленин­ град), в котором рассматривались экспе­ риментальные результаты регистрации микротрещин в разных гетерогенных мате­ риалах — полимерах, композитах, горных породах. Установлено, что во всех случаях интенсивное разрушение наступает по до­ стижении мнкротрещинами определенной критической концентрации. Это обстоя­ тельство позволяет разработать методы

предсказания макроскопического разру­ шения.

В докладе Г. А. Ваинна (Институт механики АН Украинской ССР, Киев) был дан расчет влияния микротрещин — от­ слоений на границах регулярно упакован­ ных волокон — на средние значения упру­ гих характеристик материала. Оценено также влияние этих микротрещин на раз­ витие макроразрушения.

К данной группе докладов примыкало также сообщение К. Германа (Падерборнскнй университет, ФРГ) и Г. Брауна (Ин­ ститут технической механики университета г. Карлсруэ, ФРГ) о результатах анализа микротрещины в элементе композита. Ис­ следовалась плоская задача методом комп­ лексного переменного и методом конечных элементов. Направление трещины предпо­ лагалось ориентированным к центру круг­ лого волокна, а напряжения вызывались изменением температурного поля.

Участники дискуссии по соотношению микро- и макроразрушения сформулиро­ вали следующие основные положения о со­ стоянии обсуждаемой проблемы:

1) разрушение композитов не может быть объяснено с точки зрения макрораз­ рушения однородного материала, по­ скольку на распределение напряжений в окрестности трещины существенно влияют микропеоднородности композита;

2)объемное разрушение является су­ щественной частью процесса разрушения композитных материалов, и исследования этого явления необходимы для предсказа­ ния времени жизни изделий из композитов

идругих гетерогенных материалов;

3)в настоящее время возможно пред­ сказание долговечности образцов по ре­ зультатам диагноза микроповреждений. Однако между исследованиями по микро­

разрушению и прогнозированию разруше­ ния конструкций имеется большой разрыв; 4) для уточнения теоретических моде­ лей необходимо развивать эксперименталь­ ные методы диагностирования и идентифи­ кации повреждений в композитных мате­

риалах.

На секции статистических методов ана­ лиза разрушения интересный доклад был представлен В. В. Болотиным (Московский энергетический институт). Доклад содер­ жит критический обзор стохастических мо­ делей разрушения в условиях значитель­ ного разброса механических свойств. На основе предположения, что свойства ан­ самбля образцов могут быть описаны мно­ гомерной случайной величиной, оценива­ ются возможности построения поверхнос­ тей прочности, прогнозирования долговеч­ ности по усеченным распределениям и ли­ нейного суммирования повреждений. Даны рекомендации по статистическому описа­ нию результатов длительной прочности при большом разбросе полученных данных.

Применение ЭВМ для моделирования процессов разрушения композитов было рассмотрено в докладе И. М. Копьева, А. С. Овчинского и Н. К. Билсагаева (Ин­ ститут металлургии им. А. Байкова АН

СССР, Москва). Путем задания пределов

прочности элементов композита некоторым случайным распределением в машинном эксперименте оценивается количество разо­ рванных волокон и разрушений вследствие перегрузки волокон в окрестности возни­ кающего дефекта. Взаимодействие слабых мест на разных уровнях волокон учитыва­ ется заданием случайной функции расслое­ ния границы волокно—матрица. На ЭВМ с большой памятью можно рассчитать оптимальные, с точки зрения сопротивле­ ния разрушению, параметры композитного материала при простейших видах нагру­ жения.

Одним из центральных на симпозиуме был вопрос о возможности применения стандартных методов механики разруше­ ния к композитным материалам. Этой проблеме был посвящен доклад Дж. Си (Лихайский университет, США). В до­ кладе были выдвинуты и поставлены на обсуждение следующие вопросы: 1) можно ли применять методы испытаний, исполь­ зуемые для металлов, такие, как измерение податливости, критический коэффициент интенсивности напряжений и т. д., для характеристики вязкости разрушения ком­ позитов? 2) можно ли модифицировать основные уравнения механики разрушения таким образом, чтобы включить неод­ нородность и/или анизотропию мате­ риала?

Для ответа на эти вопросы проведены два испытания однонаправленного компо­ зита с трещиной параллельно волокнам для непосредственного определения крити­ ческого коэффициента интенсивности на­ пряжений и скорости освобождения энер­ гии при распространении трещины. Полу­ ченные характеристики сравниваются между собой путем использования извест­ ных соотношений для ортотропного одно­ родного материала. Оказалось, что хоро­ шее совпадение получено не для всех сте­ пеней армирования. Так, для стеклоплас­ тика подходящие результаты получены для чистого связующего и высокого процента армирования (50—60%). Для углепластика результаты иные — они показывают, что даже для простейшего расположения тре­ щины методы механики разрушения не всегда применимы к композитам и нужда­ ются в уточнениях. Для предсказания распространения произвольно расположен­ ной трещины по отношению к направле­ нию действия силы и осей ортотропии ма­ териала в докладе предложено использо­ вать понятие критической интенсивности энергии деформации, определенной для анизотропного гомогенного тела.

Непосредственной экспериментальной проверке основных положений механики разрушения был посвящен доклад М. Райта, Д. Уэлча и Дж. Джолая (Теинессийский университет, Туллахома, Тен­ несси, США). Исследовалось разрушение бороалюминиевого композита, армирован­ ного в направлениях 0/90/±45° с трещи­ ной. Результаты описаны традиционным образом при помощи критического коэффи­ циента интенсивности напряжений. Полу­ чено, что его значение зависит от разме-

ров образца, поэтому авторы пришли к за­ ключению, что в данном случае измерен­ ные значения критического коэффициента интенсивности напряжений не отражают свойств материала.

А. Р. Банзел (Горный институт, Париж, Франция) рассмотрел особенности и раз­ личия разрушения разных композитов, а именно: композита с хрупкой матрицей — асбестоцемента, бороалюминия и углепласта. Если в первом случае концепция линейной механики разрушения приме­ нима. то в двух последних случаях картина и расчетные значения разрушения отличны от предсказанных линейной механикой раз­ рушения.

В ходе дискуссии по применению кон­ цепций механики разрушения участники пришли к выводу, что прямой перенос этих положений на расчет композитов с трещинами не всегда приводит к правиль­ ным результатам. Применимость линейной механики разрушения может определяться направлением трещины в композите, объе­ мом армирования, механическими свойст­ вами матрицы и количеством энергии, за­ пасаемой в исследуемой детали или кон­ струкции.

Большой интерес на секции «Виды раз­ рушения» вызвали сообщения о методах расчета на прочность многослойных компо­ зитных пластин, содержащих концентра­ торы напряжений — вырезы, включения, трещины и т. д. Обзор последних амери­ канских работ по этим вопросам был сде­ лан Ш. Чоу (Армейский исследовательский центр по механике и материалам, Ватертоун, Массачусетс, США). Все используе­

жит использование теории тонких пластин для отдельного слоя. Рассматривается процесс последовательного разрушения от­ дельных слоев при увеличении приклады­ ваемого к образцу напряжения, сопровож­ дающийся изменением упругих характерис­ тик крмпозита. Для расчета напряжений в каждом слое применяется метод конечных элементов (элементы — двухмерные). По­ лученные этим методом результаты для ряда частных задач хорошо согласуются с проведенными Ш. Чоу экспериментами. Во второй группе методов тэасчета при моде­ лировании многослойной среды для каж­ дого слоя используется разрабатываемая в последние годы в США теория толстых пластин. При этом учитываются деформа­ ция поперечных сдвигов и другие сущест­ венные для композитных материалов фак­ торы. Для расчета напряженно-деФорми- рованного состояния каждого слоя при­ меняется метод конечных элементов (эле­ менты — трехмерные). Такой подход, го­ раздо более трудоемкий с точки зпення вычислений, позволил решить ряд задач, к котопым неприменима первая группа

методов.

К указанным работам ппимыкал до­ клад Ю. В. Н^миоовского (Институт п ,гт-

пппипамики Сибирского отделения АН

СССР, Новосибирск), посвященный мето­ дам расчета иа прочность многослойных

композитных конструкций. Применительно к конструкциям типа армированных криво­ линейных стержней и балок были полу­ чены уточненные уравнения изгиба и сфор­ мулированы критерии разрушения для коротких изгибающихся элементов, вы­ званные изломом, расслоением или от­ рывом.

В докладе Э. By (Калифорнийский уни­ верситет, Ливермор, Калифорния, США) «Анализ разрушения композитов с учетом градиентов напряжений» было подчерк­ нуто, что прочность композитов необхо­ димо анализировать с учетом трещин, вы­ резов и концентрации напряжений. Ани­ зотропия прочности композитов определя­ ется, во-первых, усредненными глобаль­ ными свойствами, такими, как жесткость, теплопроводность, и, во-вторых, местными (локальными) свойствами — развитием трещин, свойствами пограничного слоя между матрицей и волокнами и т. д. Пер­ вая группа факторов хорошо исследована методами механики сплошных сред, в ре­ зультате чего создана теория прочности композитов, а вторая — методами теории разрушения. В докладе была дана попытка синтеза обоих направлений. Статистиче­ ская теория разрушения Вейбулла обоб­ щена для случая сложного напряженного состояния с учетом анизотропии мате­ риала, в результате чего получены выраже­ ния для описания поверхности прочности с учетом статистических факторов и мас­ штабного эффекта. Показано удовлетвори­ тельное совпадение теории с данными экс­ периментального изучения образцов с вы­ резами различных размеров.

Практически важный расчет концентра­ ции напряжений, вызванный наличием сво­ бодного кпая пластин, был рассмотрен в докладе Ф. Кроссмана (Научно-исследова­ тельский центр компании «Локхид», Пало Алто, Калифорния, США). В докладе по­ казано, что прочность пластинки в экспе­ рименте на растяжение изменяется в за­ висимости от последовательности укладки одних и тех же слоев. Были выбраны четьше слоя с наппавлением армирования 0°, 90°, ±45°, —45° Отношение наибольшей поочности (структупа 90°, ±45°, 0°. сепедпна). к наименьшей (структура ±45°. 0°, 90°, 0°, 90°, середина) превысила 1,5. Это объясняется влиянием межслойных на­ пряжений, которые удалось пассчитать методом конечных элементов. Расслаива­ ние композита существенно зависит от температупных и влажностных условий ис­ пытания. Влияние градиентов температур­ ных и влажностных полей введено в рас­ четы путем учета локального изменения размеров матеоиала (набухания) в ло­ кальной зоне краевого эффекта. Расчетным путем хорошо можно предсказать момент первого расслоения. Последующие расслое­ ния автором пока не рассчитаны.

Теоретический насчет пастрескивания многослойных '•'омпозитов был рассмотрен в докладе А. Келли (Сморейский универ­ ситет, Гилфорд, Великобритания). По ре­ зультатам сопоставления предельных де­ формаций поперечных и продольных слоев

была предсказана опасность растрескива­ ния в зависимости от структуры мате­ риала и степени армирования.

На секции «Виды разрушения» был также представлен ряд докладов, посвя­ щенных анализу прочности композитов при сложном напряженном состоянии и опре­ делению оптимальной структуры композит­ ного материала в конструкции. В сообще­ нии Б. Д. Аннина и Л. В. Баева (Институт гидродинамики Сибирского отделения АН

СССР, Новосибирск) обсуждались крите­ рии прочности композитных материалов как гомогенной анизотропной среды.

В докладе И. Ф. Образцова, В. В. Ва­ сильева (Московский авиационно-техноло­ гический институт) решалась задача опти­ мальной укладки волокон в многослойных композитах в случае плоского напряжен­ ного состояния при условии, что в одно­ слойном композите оптимальное направле­ ние волокон совпадает с направлением главных напряжений.

Доклад Р. Б. Рикардса, Г. А. Тетерса (Институт механики полимеров АН Лат­ вийской ССР) содержал анализ экспери­ ментов по разрушению слоистых компози­ тов с различной структурой при сложном напряженном состоянии. Была предложена модель разрушения композитов, основан­ ная на микромеханическом анализе начала разрушения компонентов композита, и про­ ведено сравнение с данными механолюми­ несценции при растяжении стеклопластика.

Доклад Ю. М. Тарнопольского (Инсти­ тут механики полимеров АН Латвийской ССР) содержал обзор разрушения набора намоточных деталей, конструкций, объеди­ няемых общей особенностью — разруше­ нием путем расслаивания. Были рассмот­ рены размотка и отслаивание толстостен­ ных колец под наружным и внутренним давлением, размотка вращающихся махо­ виков и расслаивание слоистых композит­ ных стержней при сжатии.

Большая группа докладов и соответст­ вующая дискуссия были посвящены мето­ дам испытаний композитных материалов. В докладе Р. Роуландса и Э. Стоуна (Висконсинский университет, Медисон, Вискон­ син, США) были представлены результаты измерения статического и динамического поля перемещений в композите методом Муара. Точность метода достаточно высо­ кая, но для определения напряжений необ­ ходимы предположения о распределении смещений по толщине образца. Автор ре­ комендует применять этот метод для ис­ пытаний при криогенных температурах. В докладе, вероятно, впервые приведены результаты циклических испытаний поли­ эфирного стеклопластика при температу­ рах жидкого гелия. По словам доклад­ чика, эти результаты могут найти примене­ ние для проектирования магнитов в усло­ виях сверхпроводимости.

Обширный доклад К. Чамиса (Иссле­ довательский центр НАСА, Кливленд, Огайо, США) содержал обзор работ ав­ тора за последние 10 лет в области испы­ таний композитов. Взаимовлияние методов испытаний композитов и теоретических

аспектов механики композитов проиллюст­ рировано примерами выбора полимерных матриц для улучшения прочности компо­ зита; описания растяжения под углом 10° к главным осям ортотропии для оценки сдвиговых свойств в плоскости армирова­ ния; критериев структуры супергибридных (титан, бороалюминий графито-эпоксид­ ный) композитов для улучшения трансвер­ сальных и сдвиговых свойств слоистого композита.

Разрушение слоистого композита с на­ личием дефектов при сложном напряжен­ ном состоянии зависит от множества пара­ метров, а именно — от структуры мате­ риала, расположения дефекта по отноше­ нию к направлению армирования, от вза­ имного расположения осей анизотропии и главных осей напряженного состояния. В докладе П. Маета, И. Волока и соавторов (Исследовательская лаборатория Военноморского флота, Вашингтон, США) опи­ сана экспериментальная установка для ис­ следования разрушения от трещины в графитопласте в условиях сложного напря­ женного состояния и дан образец набора трехмерных диаграмм критических переме­ щений, при котором начинается продвиже­ ние трещины. Набор таких эксперименталь­ ных данных весьма важен для выяснения работы и сопротивления композитов в ре­ альных условиях эксплуатации.

Расчет плоских трещин в трехмерных материалах до сих пор удается осущест­ вить только в простейших случаях. Для тел сложной формы приходится или при­ бегать к громоздким вычислительным методам (как в докладе Ш. Чоу), или про­

США) проведен анализ коэффициента ин­ тенсивности напряжений для трещин в ок­ рестности сопла сосуда под давлением методом замораживания картины фото­ упругости. Метод замораживания и по­ слойного анализа напряженного состояния известен в фотоупругости весьма давно. В работе В. Смита этот метод хорошо от­ работан, показано неплохое соответствие между экспериментально наблюдаемым распространением трещины и предсказан­ ным по результатам анализа фотоупру­ гости.

В докладе В. А. Латишенко и И. Г Ма­ тиса (Институт механики полимеров АН Латвийской ССР) указано, что разруше­ ние композита есть результат последова­ тельного накопления повреждаемости (как изменение структуры материала), которая может быть вызвана несколькими причи­ нами — нагружением конструкции, старе­ нием материала, технологическими несо­ вершенствами. Для изучения повреждае­ мости в таком аспекте были изучены возможности других, менее известных в области исследования механики разруше­ ния, методов контроля физико-механиче­ ских характеристик композитных материа­ лов, в частности акустических, диэлектри­ ческих, тепловых и др. Выбор характерис­

тик зависел от их информативности при определении параметров состава и струк­ туры, также от эффективности при реше­ нии различных задач диагностики проч­ ностных и деформативных характеристик композитов. В отличие от традиционных методов изучения повреждаемости, исполь­ зование указанных характеристик позво­ ляет установить интегральные показатели повреждаемости непосредственно в самих изделиях, что имеет большое значение при определении их качества. В докладе были изложены результаты опубликованных ис­ следований, проведенных в Институте механики полимеров, по созданию методов и средств определения этих физических характеристик. Интерес вызвала ориги­ нальная аппаратура, созданная в инсти­ туте для целей диагностики прочности и жесткости материалов и запатентованная в ряде стран.

Доклад Т. Чиао (Калифорнийский уни­ верситет, Ливермор, Калифорния, США) содержал данные по одноосному нагруже­ нию микропластиков из кевлара и стекло­ волокна на эпоксидном связующем. Ука­ зано, что в опытах на длительное нагру­ жение не наблюдалось падения кратковре­ менной прочности образцов вплоть до раз­ рушения.

В дискуссии по методам испытаний были обсуждены четыре группы задач: 1) состояние методов испытаний компози­ тов на прочность; 2) наиболее целесообраз­ ный структурный уровень испытаний на прочность; 3) надежность предсказания не­ сущей способности конструкций из компо­ зитов по результатам прочностных испы­ таний материала; 4) теории, используемые

вом экспериментальных методов, менее на­ дежными являются испытания на сжатие и поперечный разрыв. Методы, разработан­ ные для однонаправленных композитов, с некоторыми оговорками применены и для образцов с отверстиями и надрезами. Объем экспериментальных исследований при сложном напряженном состоянии неве­ лик; большие трудности связаны с за­ креплением образцов в захватах;

2) выбор вида испытаний компонентов однонаправленного слоя или пакета, ориен­ тированных под различными углами слоев, зависит от целей исследования — научных или практических (создание нового ма­ териала, проектирование конструкции и т. д.);

3) надежность сложной конструкции из композита можно гарантировать только после контрольных испытаний;

4) требуют уточнения данные по влия­ нию технологии на компоненты критерия прочности при различных напряженных со­ стояниях, а также более полной разра­ ботки учет вида разрушения (на уровне компонентов) в микромеханических тео­ риях прочности; методы расчета прочности

в ал и сь в д о к л а д е И . В . К ал н и н а (ф и р м а

дательную роль, поскольку препятствует реализации механизмов поглощения энер­ гии. Двух-четырехкратное увеличение адгезии волокна к матрице обеспечивает удовлетворительные сдвиговые свойства, однако этого недостаточно для трансвер­ сальной прочности.

Большой интерес вызвал доклад И. В. Кнетса (Институт механики полиме­ ров АН Латвийской ССР) об особеннос­ тях разрушения компактной костной ткани как композитного материала. Из результа­ тов комплексного исследования кости раз­ рушающими и неразрушающими методами испытаний следует, что структуру армиро­ вания костной ткани составляют пять ос­ новных элементов размерами от десятков ангстрем до десятых долей миллиметра. Исследована прочность кости в зависи­ мости от возраста человека и кинетики разрушения посредством измерения акус­ тической и фотонной эмиссии.

Такого рода исследования необходимы не только для того, чтобы глубже понять структуру природных композитов, но и для получения идей по усовершенствова­ нию структуры армирования искусствен­ ных материалов.

Б. В. Перов, А. М. Скудра, Г. П. Машинская, Ф. Я. Булаве (Всесоюзный на­ учно-исследовательский институт авиаци­ онных материалов, Москва, Рижский по­ литехнический институт) сообщили об осо­ бенностях разрушения органопластиков при разных видах напряженного состоя­ ния. Главная особенность разрушения, в отличие от пластиков, армированных стек­ лянными, борными, углеродными волок­ нами, состоит в том, что разрушение орга­ нопластиков при сдвиге, растяжении, сжа­ тии связано с разрушением самих волокон, и это необходимо учитывать при расчете органоволокнистых композитов.

В ходе дискуссии по влиянию техноло­ гии на прочность и разрушение композитов были обсуждены вопросы, касающиеся матрицы, армирования, границы раздела и влияния окружающей среды. В качестве важного момента, подлежащего дальней­ шему изучению, было отмечено непосред­ ственное влияние поверхностного модифи­ цирования армирующих волокон на проч­ ность границы фаз и прочность композита. Наличие микропор на границе раздела мо­ жет оказаться очень важным, но поскольку их трудно диагностировать, то трудно также оценить их влияние на прочность. На прочность раздела существенно влияют макропоры, поэтому их влияние должно быть изучено как теоретически, так и экс­ периментально. Необходимо также даль­ нейшее изучение связи степени полимери­ зации в матрице с параметрами процесса изготовления, с одной стороны, и механи­ ческими свойствами, с другой.

Следует отметить, что на симпозиуме состоялся очень полезный обмен мнениями по проблемам прочности и разрушения композитных материалов, давший верную оценку уровня разработок по композитам

внаиболее развитых странах. Для быстрей­ шего ознакомления с материалами симпо­ зиума представленные доклады будут опубликованы в первых номерах журнала «Механика композитных материалов» за 1979 г., а также в виде отдельного сбор­ ника. На английском языке сборник до­ кладов будет выпущен издательством «Ноордхоф» (Нидерланды). Участники симпозиума пришли к единодушному мне­ нию о целесообразности продолжения ре­ гулярных встреч и обмена идеями по проб­ леме разрушения композитных материа­ лов. Через два года намечено провести от­ ветный советско-американский симпозиум

вСША.

В.П. Тамуж

С 24 по 26 апреля 1978 г. в Риге про­ ходило совещание по проблемам прогнози­ рования длительного сопротивления поли­ мерных материалов, организованное Науч­ ным советом по проблеме «Научные основы прочности и пластичности» Отде­ ления механики и процессов управления АН СССР, Московским государственным университетом им. М. В. Ломоносова, На­ учно-исследовательским институтом плас­ тических масс и Институтом механики полимеров АН Латвийской ССР. В ра­ боте совещания приняло участие 38 спе­ циалистов из высших учебных заведе­ ний, научно-исследовательских и конструк­ торско-технологических организаций стра­ ны. На совещании были рассмотрены сле­ дующие вопросы: применение метода ана­ логии для прогнозирования длительной де­ формируемости и прочности полимерных материалов и композитов на их основе;

создание ускоренных методов оценки де­ формационных, прочностных и усталост­ ных свойств полимерных материалов; ис­ пользование результатов изучения кине­ тики накопления повреждений для прогно­ зирования прочности и выносливости мате­ риала; принципы создания нормативных документов по экспресс-методам опреде­ ления ползучести и длительной прочности полимерных материалов; поиск новых пу­ тей прогнозирования механических харак­ теристик ориентированных композитов па основе полимеров.

Открывая совещание, Ю. С. Уржумцев отметил, что в последние годы разверну­ лась интенсивная работа по созданию методов прогнозирования длительного со­ противления полимерных материалов. По­ лучены важные экспериментальные и тео­ ретические результаты по ускоренному определению реологических характеристик

материалов на основе оперативно снимае­ мых кривых а ~ е в широком интервале скоростей деформирования. Эксперимен­ тально подтверждена перспективность при­ менения метода температурно-временной аналогии для прогнозирования длительной прочности. Предложены новые, более удоб­ ные для практического применения методы определения характеристик деформируе­ мости ориентированных композиционных материалов по свойствам их структурных компонентов. Разработаны технические условия и отраслевые стандарты по уско­ ренным методам определения деформаци­ онных и усталостных свойств жестких по­ лимерных материалов. Получен ряд инте­ ресных данных по методике количествен­ ного определения параметров поврежденности материала.

В ближайшие годы центральной зада­ чей станет изучение особенности соблюде­ ния температурно-временной аналогии (ТВА) при сложном нагружении, в об­ ласти нелинейной вязкоупругости и при интенсивном накапливании в материале процессов дисперсного повреждения.

В установочном докладе А. А. Илью­ шина «О принципах и методах прогнозиро­ вания» была подчеркнута необходимость физических исследований процессов дефор­ мирования и разрушения полимерных ма­ териалов для экспериментального отыска­ ния физических закономерностей, позво­ ляющих создать теорию прогнозирования деформируемости и разрушения, обоснова­ ния методов аналогий и, в конечном итоге, для решения задач по оценке надежности изделий при нестационарных темпера­ турно-силовых режимах нагружения.

Ряд докладов был посвящен различ­ ным аспектам применения методов ТВА для прогнозирования длительной ползу­ чести, прочности и ускоренным методам оценки вязкоупругих свойств. И. Н. Чер­ ский привел примеры успешного примене­ ния ТВА для прогнозирования деформи­ руемости фторопластов в области низких температур и высоких нагрузок.

Новые экспериментальные данные по прогнозированию объемной ползучести по­

нения методов ТВА для прогнозирования длительной ползучести и прочности орга­ нических нитей, смолы ЭДТ-10 и микроор­ ганопластика. Для тех же материалов B. И. Зелии исследовал возможность уско­ ренной оценки вязкоупругих свойств по результатам кратковременных испытаний в режиме e = const с применением прин­ ципа аналогий. Доклад Ю. О. Янсона и К. К. Шарко был посвящен некоторым осо­

бенностям определения характеристик не­ линейного вязкоупругого тела по результа­ там кратковременных испытаний. Вопрос о разработке унифицированных методов оценки свойств пластмасс, необходимых для прогнозирования, был рассмотрен в обстоятельном докладе В. В. Ковриги.

Важное место в прикладных задачах занимает расчет прочностных и деформатнвных свойств композита по известным свойствам компонент. В докладе М. А. Колтунова и М. 3. Кановича сделана попытка создать инженерный метод расчета дли­ тельного сопротивления композита на ос­ нове предположения, что предельная де­ формация не зависит от времени.

В сообщении Р. Д. Максимова, Э. 3. Плуме и Е. А. Соколова «Прогнози­ рование характеристик упругости органо­ пластика по свойствам компонент» пока­ зана возможность предсказания упругих свойств органопластика с разными схемами армирования по найденным из испытаний характеристикам упругости модельного одноиаправленно армированного материала; рассмотренный вариант позволяет учесть характерные для систем полимер—поли­ мер эффекты взаимовлияния структурных компонентов при отверждении компо­ зиции.

В ряде сообщений были рассмотрены физические методы исследования процес­ сов накопления поврежденности при де­ формировании. Доклад Ю. М. Молчанова был посвящен калориметрическому методу прогнозирования прочности органоплас­ тика. Возможности применения метода акустической эмиссии для исследования процесса накопления повреждений при длительном статическом нагружении ис­ следованы в работе М. Я. Тутанса и Я. А. Ляха. Вопросы экспериментального изучения законов накопления повреждае­ мости при циклическом нагружении стекло­ пластиков были освещены в докладе Р. П. Апиниса.

Для дальнейшего развития методов прогнозирования длительного сопротивле­ ния полимерных материалов совещание приняло решение усилить исследования по выявлению особенностей соблюдения ТВА в нелинейной области вязкоупругого де­ формирования; развивать исследования по выбору наиболее информативных и до­ ступных для измерения параметров по­ врежденности материала с целью исполь­ зования их для прогнозирования разруше­ ния при длительном и нестационарном на­ гружении; ускорить и расширить разра­ ботку нормативных материалов по экс­ пресс-методам определения деформацион­ ных и прочностных свойств полимерных материалов.