РОЗРАХУНОК НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ МЕТАЛЕВИХ ПАЛЬ

Анотація

У роботі визначено напружено-деформований стан металевої палі, що представлена ізотропним композитним матеріалом на основі магнієвої та титанової матриць, армованих борними волокнами. Задачу розглянуто для двох вісесиметричних напрямів армування волокнами: осьового та кругового. При розв’язанні задачі припускалося, що металева паля має циліндричну форму, знаходиться під дією зовнішнього навантаження та зазнає температурного впливу. Розрахунки проведено в програмному комплексі «МІРЕЛА+» на основі методу скінченних елементів. Для отримання чисельних результатів використано паралелепіпедний скінченний елемент для композиційного матеріалу з просторовою орієнтацію волокон на основі моментної схеми скінченного елемента. На низці термопружних задач проведено верифікацію скінченно- елементного підходу до визначення напружено-деформованого стану конструкцій із волокнистого композита, що знаходиться в умовах температурного впливу. Розрахунок задачі проводився при різних сітках розбиття й показав добру збіжність чисельних результатів. У роботі представлено результати чисельних розрахунків при сітці розбиття на скінченні елементи 5×17×13. Термопружні сталі композиційного матеріалу, такі як поздовжній і поперечний модулі пружності, коефіцієнти Пуассона, поздовжній і поперечний температурні коефіцієнти лінійного розширення, визначено за допомогою відомих формул. Отже, у роботі проведено числовий аналіз задачі й побудовано графічні залежності осьових і радіальних деформацій залежно від типу армування, матеріалу матриці та об’ємного вмісту волокна в композиті. З аналізу отриманих результатів видно, що як осьові, так і радіальні деформації зменшуються при збільшенні об’ємної частки волокна в композиті. Зокрема, можна зауважити, що радіальні переміщення є меншими порівняно з осьовими для обох типів армування волокнами. Отримані результати можуть бути використані при будівництві, допомогти розв’язати проблему правильного підбору матеріалів композиту, тим самим уникнути появи тріщин і руйнування споруди в подальшому.