Розрахунок напружень біля штампів, отворів та тріщин у композитних пластинчатих елементах конструкцій

Сучасні композитні матеріали мають високі механічні й міцнісні характеристики, стійкі до агресивних середовищ. Тому вони широко застосовуються як елементи конструкцій та деталі машин у різних галузях про¬мисловості (в автомобілебудуванні, літакобудуванні, суднобудуванні, хімічній промисловості). Композитні деталі машин та елементи конструкцій часто пере¬бувають в умовах контактної взаємодії. Ці елементи конструкцій можуть місти¬ти отвори чи тріщиноподібні дефекти. Для розрахунків на міцність таких ком¬позитів необхідно дослідити їх напружений стан за врахування дефектів та умов навантаження.
Мета роботи – розробка підходу до розрахунку концентрації напружень біля штампів, отворів та тріщин в анізотропній півплощині за врахування тертя, контакту берегів тріщин та створення на цій основі методик розрахунку граничних навантажень для композитних елементів конструкцій за їх взаємодії із штампами.
Досягнення мети передбачає розв’язання таких задач:
- розробити числовий підхід до дослідження контактних задач для анізо¬тропної півплощини з отворами й тріщинами за врахування тертя під штампом та взаємодії берегів тріщин, який базується на методі інтегральних рівнянь;
- побудувати алгоритм розв’язування отриманих інтегральних рівнянь на основі методу механічних квадратур із додатковим застосуванням методів оптимізації для знаходження невідомих областей контакту;
- запропонувати й обґрунтувати інженерні підходи до дослідження кон¬центрації напружень біля отворів і тріщин у композитній півплощині, що вза¬ємодіє зі штампом;
- розробити методики розрахунку на міцність композитних пластинчатих елементів конструкцій з отворами й тріщинами при їх взаємодії зі штампами;
- виконати дослідження впливу умов навантаження, механічних харак-теристик, тертя, взаємодії берегів тріщин на концентрацію напружень біля штампів, отворів і тріщин та застосувати їх до задач, які виникають в ін-женерній практиці.
Об’єкт дослідження – композитні елементи конструкцій з отворами й тріщинами, які взаємодіють із штампами.
Предметом дослідження є методи оцінки міцності композитних пластинча¬тих елементів конструкцій з отворами й тріщинами, які взаємодіють зі штампами.
Методи дослідження. Теоретичні дослідження проводились на основі сучасних методів механіки деформівного твердого анізотропного тіла; методу граничних інтегральних рівнянь та числових методів їх розв’язування; апробо¬ваних в літературі критеріїв міцності для композитних матеріалів; з використан¬ням сучасного програмного забезпечення та комп’ютерної техніки, що забез¬печило високу точність і достовірність результатів досліджень.