Механика композитных материалов 4 1979

48 1262

С О Д Е Р Ж А Н И Е

754

C O N T E N T S

PROPERTIES OF MATRIX

755

УДК 539.3:678.5.06

Применение методов усреднения для определения вязкоупругих свойств пространст­ венно армированных композитов. Kpseep А. Ф., Тетере Г. А. Механика композитных материалов, 1979, № 4, с. 617—624.

Предполагается, что вязкоупругие свойства пространственно армированного композита можно описать одной нормированной функцией времени. Свойства такого композита определяются путем усреднения компонент тензора податливости или жесткости расчет­ ного структурного элемента — однонаправленно армированного стержня, деформативные свойства которого во времени известны. Вязкоупругие свойства стержня определены расчетным путем, причем принято, что арматура является упругой. Предложен способ объединения решений, полученных путем усреднения компонент тензора податливости и жесткости. Определены кривые изменения компонент тензора податливости композита во времени трех разных схем армирования. Табл. 1, ил. 3, библиогр. 14 назв.

УДК 539.3:678.5.06

Осесимметричные упругие колебания армированного цилиндрического волновода. Зарец­ кий-Феоктистов Г Г Механика композитных материалов, 1979, № 4, с. 625—628. Теоретически рассмотрена задача распространения осесимметричных упругих продоль­ ных колебаний упругого цилиндрического волновода, армированного в продольном на­ правлении упругими волокнами кругового сечения. Выведено дисперсионное уравнение, построены дисперсионные зависимости скоростей упругих колебаний в низкочастотном приближении. Показано, что учет армирования приводит к существованию в волно­ воде в указанном приближении двух распространяющихся мод колебаний, в отличие от сплошного волновода, где существует лишь стержневая мода. Проанализированы моды колебаний, связанные с взаимодействием между волокнами арматуры. Ил. 2, библиогр. I назв.

УДК 539.3:678.5.06

Влияние наложения статического напряжения растяжения—сжатия на диссипацию энер­ гии циклически деформируемого стеклотекстолита и полистирола при сдвиге. Балтин Ю. П., Померанцис Я. Р. Механика композитных материалов, 1979, № 4, с. 629—633.

Приведены экспериментальные данные исследования диссипации энергии трубчатых образцов из стеклотекстолита и ударопрочного полистирола в жестком симметричном режиме циклического сдвига с наложением осевых растягивающих и сжимающих уси­ лий в неизотермических условиях. Показано, что диссипация энергии при циклическом сдвиге текстолита с наложением осевой растягивающей нагрузки уменьшается по сравнению с чистым сдвигом, а при подгрузке сжатием увеличивается. На полистироле подгрузка осевым растяжением сильно увеличивает диссипацию, а подгрузка сжатием на диссипацию влияет мало. Ил. 7, библиогр. 2 назв.

УДК 624.074:678.5.06

Экспериментальное исследование начального напряженно-деформированного состояния трехслойных цилиндрических оболочек. Благонадежин В. Л., Варушкин Е. М„ Прота­ сов В. Д. Механика композитных материалов, 1979, № 4, с. 634—640.

Излагается методика исследования напряжений, возникающих в процессе изготовления трехслойных оболочек с несущими слоями из высокопрочных композиционных материа­ лов и заполнителями из жестких пенопластов. На основании изучения кинетики техноло­ гических напряжений и деформаций показано, что начальное напряженное состояние трехслойной оболочки обусловливается распределением температурных остаточных на­ пряжений, которые образуются в элементах конструкции при отверждении несущих слоев, и зависит главным образом от термоусадки пенопласта. Табл. 3, ил. 4, библиогр. II назв.

УДК 624.074:678.5.06

Некоторые задачи оптимального проектирования цилиндрических оболочек из армиро­ ванных пластиков при динамических ограничениях. Адамович И. С., Рикарде Р. Б. Меха­ ника композитных материалов, 1979, № 4, с. 641—646.

Рассмотрена задача оптимального проектирования цилиндрической оболочки конечной длины, движущейся в сверхзвуковом потоке газа. Исследована оболочка, изготовленная из армированного пластика, с переменной по длине жесткостью, создаваемой за счет из­ менения по длине угла армирования. В качестве физического ограничения принято огра­ ничение на критическую скорость флаттера. Получены законы оптимального распределе­ ния угла армирования и жесткости по длине оболочки. Из сравнения оптимальных про­ ектов для неоднородной и однородной оболочек определен выигрыш в массе оболочки, получаемый за счет управления переменными свойствами материала конструкции. Далее рассмотрена задача оптимизации однородной цилиндрической оболочки при ограниче­ нии на несколько частот собственных колебаний. В частности исследован случай, когда интервал между двумя низшими собственными частотами больше некоторой заданной величины, что позволяет оболочке работать в зарезонансном режиме. Представлены ре­ зультаты, показывающие зависимость массы оболочки от величины интервала между низшими частотами. Решение всех оптимизационных задач получено путем построения дискретного аналога с помощью метода конечных элементов. Табл. 2, ил. 6, библиогр. 6 назв.

759

УДК 678.5.06:539.22

Об одном критерии рационального проектирования анизотропных конструкций. Ер­ шов Н. П. Механика композитных материалов, 1979, № 4, с. 647—651.

Предложен критерий рационального проектирования, основанный на максимуме пре­ дельной нагрузки при постоянной массе конструкции. Рассмотрены вопросы реализации критерия для цилиндрической оболочки, нагруженной внутренним (внешним) давлением

иосевой растягивающей (сжимающей) силой, при этом оболочка принимается слоистой

иусиленной ребрами жесткости (т. е. имеет место общий случай анизотропии — техно­ логической и конструктивной), в качестве матрицы используются полимерный материал

иметалл. Даны приложения критерия для частных случаев анизотропии и для раздель­ ного действия нагрузок. Библиогр. 3 назв.

УДК 539.4:678.5.0 6\/

Исследование динамики конструкций из композитных материалов на основе метода суперэлементов. Вольмир А. С., Терских В. Н. Механика композитных материалов, 1979, № 4, с. 652—655.

Рассмотрена возможность применения метода, основанного на анализе колебаний от­ дельных подконструкций (метода суперэлементов), к исследованию динамики сложных систем, в том числе конструкций из композитных материалов. Показано влияние числа удерживаемых форм на точность результатов расчета всей конструкции. Ил. 4, библиогр. 4 назв.

УДК 539.4:678.5.06

Разрушение размоткой маховиков из композитов. Портнов Г Г Кулаков В. Л. Меха­ ника композитных материалов, 1979, № 4, с. 656—662.

Рассматривается концентрация напряжений вблизи конца ленты на.поверхности слоис­ того маховика, вращающегося с постоянной скоростью. Показано, что в клеевой про­ слойке у кромки ленты возникают существенные радиальные и касательные напряже­ ния, приводящие к разрушению прослойки и размотке маховика задолго до достижения им предельного числа оборотов. Приведен сравнительный анализ опасности размотки маховиков из различных типов композитов. Табл. 1, ил. 3, библиогр. 4 назв.

УДК 611.71:539.3

Неоднородность прочностных свойств деминерализованной компактной костной ткани человека. Добелис М. А. Механика композитных материалов, 1979, № 4, с. 663—667. Экспериментально установлена неоднородность распределения характеристик прочност­ ных свойств влажной деминерализованной компактной костной ткани по зонам и слоям поперечного сечения большеберцовой кости человека при одноосном растяжении. Низ­ шие показатели прочностных свойств установлены в задней части поперечного сечения, высшие — в передней части. Дано предположительное объяснение этого в аспекте при­ способления кости к физиологическим нагрузкам. Проведено сравнение распределения характеристик исследуемых свойств для деминерализованной и нормальной компактной тканей по зонам кости. Ил. 7, библиогр. 10 назв.

УДК 611.71:539.4

Статика и динамика межпозвонковых дисков. Бомштейн К■Г., Данилов В. И., Правецкий В. Н. Механика композитных материалов. 1979, № 4, с. 668—672.

Дан обзор экспериментальных исследований биомеханических характеристик межпозвон­ кового диска, таких, как общая прочность, предел прочности, коэффициент упругих де­ формаций и модуль Юнга. Проанализирован так называемый механизм наддува грудной и брюшной полостей в стрессовых ситуациях как средство снижения нагрузок на нижне­ грудной и поясничный участки позвоночника. Табл. 2, библиогр. 27 назв.

УДК 611.71:539.3 К исследованию клапана аорты. Кучерюк В. И., Заякин В. В., Полухина А. В., Копей­

кин Н. Г Механика композитных материалов, 1979, № 4, с. 673—677.

4 Предлагается методика исследования деформативностн заслонок полулунного клапана аорты, основанная на использовании бесконтактных оптических методов — голографиче­ ской интерферометрии и теневого муарового. Приведены интерферограммы и картины муаровых полос деформированной заслонки клапана и результаты их расшифровки. Табл. 2, ил. 5, библиогр. 4 назв.

УДК 611.1:532.135

Численное исследование течения вязкой жидкости в деформирующейся трубке. Старобин И. М., Зайко В. М. Механика композитных материалов, 1979, № 4, с. 678—683.

На основе численного решения полных уравнений Навье—Стокса проводится анализ те­ чения вязкой жидкости (крови) в деформирующейся трубке (сосуде). Рассматривается длинная трубка, радиус стенки которой изменяется во времени по закону бегущей волны. Волна образована периодически чередующимися между собой невозмущенными зонами и зонами сужений просвета трубки. Получены расходные характеристики течения для различных чисел Рейнольдса и геометрических параметров волны, а также изучены осо­ бенности структуры поля скоростей. Ил. 5, библиогр. 8 назв.

761

УДК 611.08:539.3

Некоторые связанные задачи деформации и диффузии в сократительных полимерных структурах — искусственных мышцах. Беляков Р. В. Механика композитных материа­ лов, 1979, № 4, с. 684—687.

В квазистатической постановке рассматриваются малые деформации полимерного геле­ образного тела, сопряженные с дополнительной диффузией растворителя в геле. При не­ зависимых химических и механических граничных условиях, в частности нулевых усилиях на границе раздела гель—раствор, внутренняя задача диффузии и деформации все же оказывается связанной. Для случая одномерной диффузии и деформации (плоский слой, полубесконечное тело) при однородных граничных условиях связанная задача приво­ дится к решению одного нелинейного дифференциального уравнения, составленного, на­ пример, для концентрации растворителя в геле. Библиогр. 8 назв.

УДК 611.71:678

Влияние среды организма на структуру и прочность биоинертных термопластов для эндопротезов суставов. Разумова Л. Л., Ройтберг Г. И., Веретенникова А. А., Ша­ талова О. В. Механика композитных материалов, 1979, № 4, с. 688—693.

Проведено исследование некоторых структурных (методом рентгеновской дифракции), прочностных и сорбционных характеристик для двух полимерных материалов — поли­ амида-12 (ПА-12-10) и полиэтилентерефталата (ПЭТФ) с 5% добавкой полиэтилена, ис­ пользуемых в практике эндопротезирования суставов конечностей человека. Обнаружено, что в первые два месяца имплантации прочность на изгиб снижается примерно на 10%, кристалличность этих материалов повышается на несколько процентов. За это же время в данных полимерах устанавливается сорбционное равновесие. Уменьшение прочности не прогрессирует далее с увеличением длительности имплантации ПА-12-10 и ПЭТФ. Вследствие достаточно высокого сопротивления действию тканевой жидкости ПА-12-10 и ПЭТФ можно считать пригодными для использования в деталях эндопротезов суставов. Табл. 2, ил. 2, библиогр. 15 назв.

УДК 539.4:678.5.06

Проблемы прогнозирования длительной прочности полимерных материалов. Обзор. Адамович А. Г., Уржумцев Ю. С. Механика композитных материалов, 1979, № 4, с. 694—704.

Освещено состояние изучения методов описания и прогнозирования температурно-вре­ менной зависимости прочности полимерных материалов в условиях ползучести при одно­ мерном растяжении, что является подготовительным этапом для изучения длительной прочности при сложном напряженном состоянии. При этом основное внимание направ­ лено в сторону макроскопических представлений, наиболее интересных в свете практиче­ ских приложений. Показано, что с точки зрения прогнозирования длительной прочности более предпочтительным является метод температурно-временной аналогии, так как он, не отрицая других подходов, в то же время является их обобщением. Применение этого метода наиболее перспективно при сложном напряженном состоянии и сложных путях нагружения. В этом случае температурно-временная функция сдвига наиболее удобно вводится в функционалы поверхности прочности. Табл. 3, ил. 4, библиогр. 45 назв.

УДК 539.3:678.5.06

Прогнозирование характеристик упругости гибридного текстолита. Соколов Е. А., Мак­ симов Р. Д. Механика композитных материалов, 1979, № 4, с. 705—711.

Объектами исследования являлись органотекстолит, стеклотекстолит и органостекло­ текстолит с различным относительным содержанием слоев ткани из органических и стек­ лянных волокон. Экспериментально определены все независимые компоненты тензора упругости в отдельности для органотекстолита и стеклотекстолита; на основе получен­ ных данных рассчитаны (усреднением тензоров жесткости и податливости отдельных слоев) ожидаемые характеристики упругости гибридного текстолита с различным отно­ сительным содержанием слоев органо- и стеклоткани; результаты расчета сопоставля­ лись с контрольными опытными данными. Подтверждена возможность прогнозирования характеристик упругости исследованного трехкомпонентного гибридного текстолита по свойствам упругости двухкомпонентных текстолитов. Табл. 3, ил. 4, библиогр. 16 назв.

УДК 539.376:678

Напряженно-временная аналогия при совместном действии сдвига и гидростатического давления. Ольховик О. Е. Механика композитных материалов, 1979, № 4, с. 712—717. Приводятся результаты экспериментов на ползучесть политетрафторэтилена при сов­ местном действии напряжения сдвига и гидростатического давления. Исследования вы­ полнены при напряжениях сдвига от 12,5 до 150 кгс/см2 с интервалом в 12,5 кгс/см2 при пяти уровнях гидростатического давления (1, 500, 1000, 1500 и 2000 кгс/см2). Полу­ ченные данные свидетельствуют о существенном невыполнении закона единой кривой. Сделан вывод о том, что интенсивность деформаций сдвига не только есть функция времени и интенсивности касательных напряжений, но и сильно зависит от величины среднего напряжения. Рассмотрена возможность прогнозирования длительной деформативности с помощью напряженно-временной (НВА) и баро-временной аналогий (БВА). Показано, что обобщенные кривые ползучести для исследованного полимера, полученные при помощи НВА и БВА, совпадают. Установлено, что коэффициент редук­

763

ции НВА в функции напряжений сдвига не зависит от гидростатического давления при постоянном напряжении приведения, т. е. учет напряжения сдвига и среднего на­ пряжения при сложном напряженном состоянии может быть осуществлен простым пере­ множением соответствующих коэффициентов редукции. Табл. 2, ил. 4, библиогр. 13 назв.

УДК 539.37:678

Экспериментальная проверка соблюдения линейности вязкоупругих свойств. Андриев­ ский В. Г. Механика композитных материалов, 1979, № 4, с. 718—720.

При использовании в инженерных расчетах соотношений линейной теории вязкоупру­ гости показана необходимость проверки материала на удовлетворение аксиомам линей­ ности — однородности и аддитивности. Излагается методика определения пределов линейности исходя из требований указанных аксиом. Приведены значения пределов линейности Ол1 и Олг мгновенного модуля упругости Е и значения времени упругого

УДК 539.2:678

Дробление ангармонической цепочки атомов. Мелькер А. И., Михайлин А. И., Кузне­ цова Т. Е. Механика композитных материалов, 1979, № 4, с. 720—723.

Методом моделирования на ЭВМ изучалось поведение одномерной деформированной цепочки атомов с потенциалом Морзе при освобождении одного из ее концов. Наблюда­ лось дробление цепочки на ряд осколков, разлетающихся со скоростями порядка ско­ рости теплового движения атомов. Уменьшение уровня начальной деформации и введе­ ние примесей повышают роль термофлуктуаций в процессе разрыва. Рассеяние распро­ страняющихся по цепочке волн на неоднородностях термализует систему. Показано, что выполнение силового критерия разрушения не является достаточным условием для раз­ рыва цепочки, что объясняется ролью коллективных эффектов при разрушении. Ил. 3, библиогр. 11 назв.

УДК 678.5.06:677.5:539.3

Прочность сапфировых волокон и сапфир-молибденовых композитов. Милейко С. Т., Казь­ мин В. И. Механика композитных материалов, 1979, № 4, с. 723—726.

Модель разрушения композита с металлической матрицей и хрупким волокном, прове­ ренная ранее на бороалюминии, подтвердилась в широком интервале температур для сапфир-молибденового композита. Вместе с проверкой модели проведенные опыты дают информацию о механических характеристиках сапфировых волокон, которые определяют прочность композитов. Оценки прочности используемых волокон свидетельствуют о вы­ соком совершенстве их структуры. Ил. 5, библиогр. 8 назв.

УДК 624.073:678.5.06

Оптимизация пространственного армирования пластинки в задаче устойчивости. Сирюс В. Ю. Механика композитных материалов, 1979, № 4, с. 726—729.

Решена задача устойчивости прямоугольной ортотропной пластинки, опертой шарнирно по контуру и сжатой в двух направлениях. Влияние поперечных сдвигов учтено по мо­ дели типа Тимошенко. Показано, что с увеличением толщины пластинки эффективность применения пространственных схем армирования возрастает по сравнению с лучшими плоскими схемами армирования. Табл. 1, ил. 2, библиогр. 4 назв.

УДК 678.5.06:539.219.2

Остаточные напряжения в слоистых анизотропных пластинках. Молодцов Г. А. Меха­ ника композитных материалов, 1979, № 4, с. 730—733.

В термоупругой постановке приводятся метод и результаты расчета остаточных напря­ жений в слоях анизотропных пластинок, образующихся вследствие несвободных темпе­ ратурных деформаций слоев, характеризующихся различными термоупругими свойст­ вами, взаимной ориентацией и толщинами. Для двух- и трехслойных пластин показано распределение остаточных напряжений в каждом слое в зависимости от указанных пере­ менных параметров. Ил. 5, библиогр. 12 назв.

УДК 611.1:532.135

Экспериментальное исследование механических колебаний в венозном русле. Чича­ гов П. К. Механика композитных материалов, 1979, № 4, с. 733—735.

Теоретически и экспериментально показана возможность измерения сравнительно высо­ кочастотных механических колебаний (вибраций) стенок вен методом ультразвуковон допплеровской эхолокации и последующего спектрального анализа. Найдено выражение для определения амплитуды таких колебаний по полученным спектрограммам. Указан­ ным методом на людях измерены параметры вибраций яремной вены в верхней части грудной клетки. Амплитуда оказалась равной 0,25 мм, частота около 235 Гц. Сделан вывод о зависимости этих параметров от состояния венозного русла (упругости стенки, скорости кровотока, нагрузки и т. п.). Ил. 2, библиогр. 1 назв.

765