ВИЗНАЧЕННЯ ПРУЖНИХ СТАЛИХ КОМПОЗИЦІЙНОГО МАТЕРІАЛУ ІЗ СУЦІЛЬНИМИ ТА ПОРОЖНИСТИМИ ОДНАКОВОСПРЯМОВАНИМИ ВОЛОКНАМИ

Анотація

У статті представлено підходи до визначення ефективних механічних характеристик композиційного матеріалу, армованого суцільними та порожнистими волокнами за допомогою методу представницького об’ємного елементу. Матеріали матриці та волокна вважалися транстропними. Взаємне розташування суцільних та порожнистих волокон є періодичним при загальній гексагональній схемі армування. Для визначення ефективних пружних характеристик композиційного матеріалу, що містить області з двома типами волокон, використано подвійну гомогенізацію. Увесь об’єм композиту розділяється на систему гексагональних областей, з яких можна виділити два типи. Перший – це суцільне волокно із оточуючою його матрицею, другий – порожнисте волокно із оточуючою його матрицею. Для попередньої гомогенізації кожного типу неоднорідної області скористаємося методом представницького об’ємного елементу. В результаті маємо гомогенізовані області, що складаються із гексагональних комірок двох типів, кожна з яких є транстропною. Площини ізотропії для обох областей співпадають. Враховуючи періодичний характер армування, гомогенізовані області із суцільними волокнами можемо представити за умовне волокно, а гомогенізовані області із порожнистими волокнами – за умовну матрицю. Маємо неоднорідний матеріал з умовними транстропними матрицею та волокном. Для неоднорідного матеріалу, що складається із гомогенізованих областей, проводимо повторну гомогенізацію методом представницького об’ємного елементу. В результаті отримаємо транстропні ефективні пружні сталі композиційного матеріалу, армованого системою суцільних та порожнистих волокон. За допомогою представленого підходу проведено розрахунок ефективних пружних сталих однаковоспрямованого композиційного матеріалу на основі поліефірної смоли, армованого порожнистими та суцільними скловолокнами. Проведено аналіз залежностей для деяких ефективних пружних сталих від об’ємного вмісту порожнини у волокні.