Офіційний веб сайт

Розрахунок на міцність та довговічність композитних пластинчастих елементів конструкцій складної форми з тріщинами

М69

 

Автор: Максимович О.В., д.т.н.

 

 Представлена Луцьким національним технічним університетом 

 

Автором розроблено метод розрахунку на міцність тонко­стінних компо­зит­них елементів конструкцій з технологічними кон­цен­т­раторами на­пру­жень і тріщи­на­ми, що базується на механічних теоріях міцності та енергетичному критерії руйнування, який є узагальненням відомого аналогічного критерію для ізотропних матеріалів і побудований шляхом введення енергетичної міри пошкодження.

Розвинуто метод граничних інтегральних рів­нянь на випадок визначення напружено-деформованого стану (НДС) анізотропних пластинок з отво­ра­ми, пружними і жорсткими включеннями та тріщинами. Створено загальну методологію дослідження НДС анізотропних плас­ти­но­к з контактуючими берегами внутрішніх та кра­йових тріщин. Стосовно до крайових трі­щин інтегральні рівняння модифіковано так, що умови на межі отвору вико­ну­ю­ться тотожно. 

Встановлено ефективність розроблених алго­ритмів для побудови інженер­них формул для визначення високої концентра­ції нап­ружень біля зближених отворів та отворів і жорстких включень з довільно закругле­ними кутами.

Проведено розрахунки граничних навантажень для пластинок з тріщинами, які розміщені у пружних включеннях або біля отворів (в тому числі крайових). Виконані розрахунки на міцність компо­зит­них пластинок із отворами складної форми, пружними включеннями. Узагальнено відомий метод для дослід­ження втоми ізотропних матеріалів на випадок розрахунку довговічності пластин­частих композитних елементів конструк­цій шляхом дослідження кінетики росту системи втомних криволінійних тріщин. Запропоновано методику оптимізації (з точки зору підвищення міцності) форм отворів у композитних пластинках.

Окремі резуль­та­ти впро­вад­же­но в ін­же­нер­ну прак­тику ВАТ "Авіамотор", на ОДП "Автоскладальний завод №1" АТ "АК" "Богдан Моторс", Українсько-німецькому спільному підприємстві "Інтернешнл каттер манюфекчерер ГмбХ(ІСМ)", Укрзалізниці.

 

Кількість публікацій:    44 наукові  публікації,в т.ч. 1 монографія,  33 статті, 10  тез доповідей. 

Надіслати коментар

Коментарі

Кир*ян В.І. , чл.-кор. НАН України, д.т.н.

На основі аналізу опублікованих у літературі праць випливає, що вибрана тема досліджень, яка пов’язана з розробкою методів розрахунку на міцність і довговічність тонкостінних армованих композитних елементів конструкцій складної форми з тріщинами є актуальною в теоретичному і практичному відношеннях.
У роботі:
Розроблено метод розрахунку на міцність та довговічність композитних тонкостінних елементів конструкцій з отворами, включеннями і тріщинами, який базується на критеріях руйнування і механічних критеріях міцності анізотропних матеріалів та розроблених у роботі ефективних методиках дослідження напружено-деформо¬ва¬ного стану анізотропних пласти¬нок складної форми на основі методу інтегральних рівнянь.
Для визначення напруженого стану анізотропних пластинок з отворами, пружними включеннями і тріщинами в роботі використано метод інтегральних рівнянь. Ці рівняння отримано в достатньо простому вигляді, причому для випадку тріщин вони записані відносно невідомих стрибків переміщень.
Запропоновано загальну методику дослідження напружень біля внутрішніх і крайових тріщин, в якій враховується контакт їх берегів. Такі задачі важливі для практики, оскільки тріщини часто підростають в зонах стиску. Перевагою цієї методики є те, що в ній контактні напруження знаходяться безпосередньо із задачі квадратичного програмування, без використання ітераційних процедур пошуку меж ділянок контакту.
Розроблені методи визначення напружень застосовано при дослідженні довговічності композитних плас¬тин¬частих елементів конструкцій складної форми при циклічних наванта¬женнях шляхом розрахунку процесу поширення втомних тріщин вздовж довільних траєкторій. Істотним в методиці є врахування контакту берегів тріщин.
Розроблено і апробовано методику визначення граничних навантажень для композитних пластинок із отворами і тріщинами, в якій враховано анізотропію міцнісних характеристик матеріалу. Запропонована методика визна¬чення форми отворів з підви¬щеною міцністю їх межі за врахування міцнісної анізотропії матеріалу.
Розроблені методики дають можливість визначати допустимі зусилля для композитних пластинок з отворами, пружними включеннями та тріщинами. Узагальнена методика дослідження росту втомних тріщин може бути викорис¬та¬на для оцінки довговічності композитів за циклічних навантажень.
Основні результати роботи обговорені також на низці міжнародних і вітчизняних наукових конференціях та на семінарах провідних наукових закладів, що займаються проблемами механіки деформівного твердого тіла. Отримані в цьому напрямку використані в Інституті електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН У при проведенні розрахунків довговічності залізничних мостів.
Вважаю, що за наукову новизну, актуальність, значимість для практики цикл наукових досліджень "Розрахунок на міцність та довго¬віч¬ність композитних пластинчастих елементів конструкцій складної форми з тріщинами" заслуговує на відзначення премією президента України.

Кіт Г.С., член-кор. НАН України, д.ф.-м.н., професор

Успішний розвиток різних областей новітньої техніки безпосередньо пов'язаний із створенням матеріалів із керованими і наперед заданими властивостями. Відомо, що вже на стадії виготовлення таких матеріалів, технологічних процесів їх обробки і виготовлення елементів конструкцій або на різних етапах їх експлуатації у них виникають тріщини. Загальні підходи (окрім розв’язку деяких часткових задач) для визначення міцності і довговічності тонкостінних композитних елементів конструкцій з технологічними концентраторами напружень і тріщинами з урахуванням контакту їх берегів і несиметричному втомному рості в літературі розвинені в значно меншій мірі, ніж для ізотропних матеріалів. Розв’язанню цієї важливої для інженерної практики науково-технічної проблеми і присвячені роботи О.В. Максимович.
Основні результати і загальні висновки автором одержано за спільного використання фізичного, математичного та комп’ютерного моделювання об’єктів досліджень. Найважливішим науковим результатом роботи є розроблені методи визначення міцності і довговічності тонкостінних композитних елементів конструкцій з технологічними концентраторами напружень (отвори з гладкими і ломаними контурами, різні включення) і тріщинами. В основу цього покладені наступні результати, які є складовими частинами згаданих методів.
На основі першого закону термодинаміки сформульовано енергетичний критерій гранично-рівноважного стану тонкостінних композитних елементів конструкцій з тріщинами. Розроблено метод визначення напружено-деформованого стану (НДС) анізотропних пластинок із отворами, включеннями різної жорсткості та тріщинами. Важливим результатом слід вважати також запропоновану розрахункову модель для дослідження довговічності однорідних та композитних пластинчастих елементів конструкцій складної форми за циклічних навантажень на основі дослідження процесу розповсюдження втомних тріщин вздовж криволінійних траєкторій.
Розроблені методи визначення міцності і довговічності тонкостінних елементів конструкцій з технологічними концентраторами напружень і тріщинами адаптовані до важливого для інженерної практики класу неперервно армованих композитів (в основному армованих волокнами). На багатьох конкретних композитах із цього класу показано, як залежить їх НДС і залишкова міцність від напрямку армування композита стосовно дії зовнішніх зусиль і геометрії розміщення технологічних концентраторів і тріщин. Все це ефективно може бути використано в інженерній практиці, де застосовуються тонкостінні елементи конструкцій із неперервно армованих композитних матеріалів і, зокрема, обшивки літаків, суден, метало-пластикові труби, ємності для рідин та газів і т.д. Необхідно особливо відзначити розрахунок елементів мосту з тріщинами і ребрами жорсткості. Ці результати мають важливе значення для технічної діагностики таких елементів.
Цикл праць «Розрахунок на міцність та довговічність композитних пластинчастих елементів конструкцій складної форми з тріщинами» містить вагомі нові результати, у зв’язку з чим д.т.н. Максимович Олеся Володимирівна заслуговує присудження премії Президента України для молодих вчених за 2011 рік.

Філімоніхін Г.Б., д.т.н., проф.

МАКСИМОВИЧ Олеся Володимирівна (дочка Максимовича Володимира Миколайовича) - енергійний молодий вчений, д.т.н., проф.
Автореферат дисертації
“Розрахунок на міцність та довговічність композитних пластинчастих елементів конструкцій складної форми з тріщинами”
на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук
за спеціальністю 01.02.04 - "Механіка деформівного твердого тіла".
В дисертації розроблено методи розрахунку на міцність та довговічність композитних тонкостінних елементів конструкцій складної форми з тріщинами та технологічними дефектами, які включають: енергетичні та силові критерії руйнування і критерії міцності анізотропних матеріалів; методики дослідження напружень в анізотропних пластинках з пружними і жорсткими включеннями, послаблених отворами та внутрішніми і крайовими тріщинами.
Робота - фундаментальна, має велике практичне значення, в свій час я радив автору захищатися з ф.м.н.
Підтримую цю роботу.

Лісовський В.О., д.ф.-м.н., професор

Завідувач кафедри:
доктор технічних наук, професор
Володимир Миколайович Максимович
http://www.lutsk-ntu.com.ua/struct/show_28/

Лісовський В.О.

"Вік осіб, які претендують на здобуття премії, не може перевищувати 35 років на час висунення праці."
Невже претендент на Премію Президента для молодих науковців став доктором наук у 35 років?