Ймовірнісне моделювання фізичних процесів пошкодження пластин із волоконнозміцнених композитів при динамічному навантаженні

Назва	Ймовірнісне моделювання фізичних процесів пошкодження пластин із волоконнозміцнених композитів при динамічному навантаженні
Назва англійською	Probabilistic modeling of physical damage processes of fiber-reinforced composite plates under dynamic loading
Автори	75.76
Принадлежність	Національний авіаційний університет National Aviation University
Бібліографічний опис	Astanin V. Probabilistic modeling of physical damage processes of fiber-reinforced composite plates under dynamic loading / Vyacheslav Astanin, Ganna Shchegel // Вісник ТНТУ, — Т. : ТНТУ, 2016 — Том 82. — № 2. — С. 7-22. — (Механіка та матеріалознавство).
Bibliographic description:	Astanin V., Shchegel G. (2016) Probabilistic modeling of physical damage processes of fiber-reinforced composite plates under dynamic loading. Scientific Journal of TNTU (Tern.), vol. 82, no 2, pp. 7-22 [in English].
Дата публікації:	29-чер-2016
УДК	629.02 620.19(043.2)
Ключові слова	волоконнозміцнені композити еволюція пошкодження ймовірнісне моделювання високошвидкісний удар швидкість деформації fiber-reinforced composites damage evolution probabilistic modeling high-velocity impact strain rate
	На основі аналізу фізичних процесів пошкодження внутрішньої структури композитів і розглянутої раніше феноменологічної моделі удару в діапазоні швидкостей зіткнення від 20 до 1500 м/с запропоновано ймовірнісну модель міцності композиційного матеріалу з урахуванням еволюції пошкодження зв'язків між його структурними елементами. Проведено порівняння результатів розрахунку з отриманими іншими авторами експериментальними даними для випадку розтягу волоконнозміцненого матеріалу при швидкостях деформації від 0,441 до 44,1 с-1. Probabilistic material model for strength analysis of a composite taking into account the evolution of damage of bonds between its structural elements based on the analysis of physical damage processes of the internal structure of composites and considered earlier phenomenological model of impact in collision velocity range from 20 to 1500 m/s was proposed. The comparison of results obtained by other authors was done against experimental data for the case of tension of a fiber-reinforced material at strain rates from 0,441 to 44,1 s-1.
ISSN:	1727-7108
Перелік літератури	1. Astanin, V.V. Impact strain and fracture of hybrid composite materials [Text] / V.V. Astanin, А.А. Shchegel // Strength of Materials. – 2011. – Vol. 43. – № 6. – P. 615 – 627. 2. Frenkel, D. Understanding Molecular Simulation: From Algorithms to Applications. Computational Science Series, vol. 1 [Text] / D. Frenkel, B. Smit. – San Diego: Academic Press. 2 ed., 2002. – 664 p. 3. Lennard-Jones, J.E. On the determination of molecular fields [Text] / J.E. Lennard-Jones // Proc. R. Soc. Lond. A. – 1924. – № 106 (738). – P. 463 – 477. 4. Kaplan, I.G. Intermolecular Interactions: Physical Picture, Computational Methods and Model Potentials [Text] / I.G. Kaplan. – Cornwall: Wiley, 2006. – 380 p. 5. Рид, Р. Свойства газов и жидкостей [Текст] / Р. Рид, Дж. Праусниц, Т. Шервуд. – Л.: Химия, 1982. – 569 с. 6. Тагер, А.А. Физико-химия полимеров [Текст] / А.А. Тагер. – А.А. Аскадский, ред. – М.: Научный мир, 2007. – 573 с. 7. Allen, M.P. Computer simulation of liquids [Text] / M.P. Allen, D.J. Tildesley. – Oxford: Oxford Uni. Press, 1990. – 385 p. 8. ISO 527-5. Kunststoffe – Bestimmung der Zugeigenschaften – Teil 5: Prüfbedingungen für unidirektional faserverstärkte Kunststoffverbundwerkstoffe. 9. ISO 14126. Faserverstärkte Kunststoffe – Bestimmung der Druckeigenschaften in der Laminatebene. 10. Mishnaevsky, L. Micromechanical modeling of fracture and fracture of unidirectional fiber reinforced composites: a review [Text] / L. Mishnaevsky, P. Brondsted // Comput. Mater. Sci. – 2009. – Vol. 44. – P. 1351 – 1359. 11. Kim, R.Y. Experimental and analytical studies on the onset of delamination in laminated composites [Text] / R.Y. Kim, S.R. Soni // J. Compos. Mater. – 1984. – Vol. 18. – P. 70 – 80. 12. Krevelen, D. Properties of polymers: their correlation with chemical structure; their numerical estimation and prediction from additive group contributions [Text] / D. Krevelen, K. Nijenhuis. – N.Y.: Elsevier, 2009. – 1004 p. 13. Астанин, В.В. Влияние скорости деформации на предел текучести металлов [Текст] / В.В. Астанин // Межвузовский сборник научных трудов «Совершенствование методов расчета и проектирования конструкций и сооружений». – Харьков: ХарДАЗТ, 1996. – С. 77 – 87. 14. Астанин, В.В. Локализация пластической деформации и разрушения алюминия и его сплавов при ударноволновом нагружении [Текст] / В.В. Астанин, Г.Н. Надеждин, Г.В. Степанов // Динамическая прочность и трещиностойкость конструкционных материалов. – К.: Институт проблем прочности АН УССР, 1986. – С. 260 – 266. 15. Астанин, В.В. Прочность и сжимаемость стеклопластика при ударе [Текст] / В.В. Астанин, В.И. Романченко // Механика композитных материалов. – 1984. – № 4. – С. 731 – 734. 16. Астанин, В.В. Разупрочнение волокон бора при взаимодействии с матрицей [Текст] / В.В. Астанин, А.А. Сиренко, Г.Э. Гарипова // Пробл. прочности. – 1993. – № 8. – С. 32 – 36. 17. Степанов, Г.В. Определение сопротивления материала сдвигу за фронтом плоской ударной волны [Текст] / Г.В. Степанов, В.В. Астанин // Пробл. прочности. – 1976. – № 4. – С. 94 – 98. 18. Nabarro, B. Theory of crystal dislocations [Text] / B. Nabarro. – Oxford: Oxford University Press, 1967. – 821 p. 19. Астанин, В.В. Особенности деформирования и разрушения алюминиевых преград при взаимодействии по нормали со стальным ударником [Текст] / В.В. Астанин, Ш.У. Галиев, К.Б. Иващенко // Пробл. прочности. – 1988. – № 12. – С. 52 – 58. 20. Астанин, В.В. Деформирование и разрушения преград при пробивании цилиндрическим ударником [Текст] / В.В. Астанин // Динамическая прочность и трещиностойкость конструкционных материалов. – К.: Институт проблем прочности АН УССР, 1986. – С. 23 – 27. 21. Wang, R. Introduction to orthogonal transforms: with applications in data processing and analysis [Text] / R. Wang. – N.Y.: Cambridge University Press, 2012. – 568 p. 22. Böhm, R. Bruchmodebezogene Beschreibung des Degradationsverhaltens textilverstärkter Verbund-werkstoffe [Text] / R. Böhm // Diss. akad. Grad. Dr.-Ing. – Technische Universitat Dresden. – 2008. – 123 p. 23. Gude, M. Characterisation and simulation of the strain rate dependent material behaviour of novel 3D textile reinforced composites [Text] / M. Gude, C. Ebert, A. Langkamp, W. Hufenbach // ECCM-13: European Conf. on Composite Materials, 2 – 5 June 2008, Stockholm, Sweden: Conf. Proc. – 2008. – P. 1 – 15. 24. Simulia Abaqus Analysis. User Documentation / Simulia. – Providence: Dassault Systems, 2007. – 651 p. 25. Лехницкий, С.Г. Теория упругости анизотропного тела [Текст] / С.Г. Лехницкий. – М.: Наука, 1977. – 2-е изд. – 416 с. 26. Hufenbach, W. Strain rate dependent low velocity impact response of layerwise 3D-reinforced composite structures [Text] / W. Hufenbach, M. Gude, C. Ebert, M. Zscheyge, A. Hornig // Int. J. Impact Eng. – 2011. – № 38. – Р. 358 – 368.
References:	1. Astanin V.V., Shchegel A.A. Impact strain and fracture of hybrid composite materials – Strength of Materials, 2011, vol. 43, no. 6, pp. 615-627. 2. Frenkel D., Smit B. Understanding molecular simulation: from algorithms to applications. Computational Science Series, vol. 1, San Diego, Academic Press, 2 ed., 2002, 664 p. 3. Lennard-Jones J.E. On the determination of molecular fields – Proc. R. Soc. Lond. A, 1924, no. 106 (738), pp. 463-477. 4. Kaplan I.G. Intermolecular interactions: physical picture, computational methods and model potentials – Cornwall, Wiley, 2006, 380 p. 5. Rid R., Prausnits Dzh., SHervud T. Svojstva gazov i zhidkostej – St. Petersburg, Khimiya, 1982, 569 p. [In Russsian]. 6. Tager A.A., Askadskij A.A., ed. Fiziko-khimiya polimerov – Moscow, Nauchnyj mir, 2007, 573 p. [In Russsian]. 7. Allen M.P., Tildesley D.J. Computer simulation of liquids – Oxford, Uni. Press, 1990, 385 p. 8. ISO 527-5. Kunststoffe. Bestimmung der Zugeigenschaften. Teil 5. Prüfbedingungen für unidirektional faserverstärkte Kunststoffverbundwerkstoffe. 9. ISO 14126. Faserverstärkte Kunststoffe. Bestimmung der Druckeigenschaften in der Laminatebene. 10. Mishnaevsky L., Brondsted P. Micromechanical modeling of fracture and fracture of unidirectional fiber reinforced composites: a review – Comput. Mater. Sci., 2009, vol.44, pp. 1351-1359. 11. Kim R.Y., Soni S.R. Experimental and analytical studies on the onset of delamination in laminated composites – J. Compos. Mater., 1984, vol. 18, pp. 70-80. 12. Krevelen D., Nijenhuis K. Properties of polymers: their correlation with chemical structure; their numerical estimation and prediction from additive group contributions – N.Y., Elsevier, 2009, 1004 p. 13. Astanin V.V. Vliyanie skorosti deformatsii na predel tekuchesti metallov – Mezhvuzovskij sbornik nauchnykh trudov "Sovershenstvovanie metodov rascheta i proektirovaniya konstruktsij i sooruzhenij" – KHar'kov, KHarDАZT, 1996, pp. 77-87. [In Russsian]. 14. Astanin V.V., Nadezhdin G.N., Stepanov G.V. Lokalizatsiya plasticheskoj deformatsii i razrusheniya alyuminiya i ego splavov pri udarnovolnovom nagruzhenii – Dinamicheskaya prochnost' i treshhinostojkost' konstruktsionnykh materialov, Kyiv, Institut problem prochnosti АN USSR, 1986, pp. 260-266. [In Russsian]. 15. Astanin V.V., Romanchenko V.I. Prochnost' i szhimaemost' stekloplastika pri udare – Mekhanika kompozitnykh materialov, 1984, no. 4, pp. 731-734. [In Russsian]. 16. Astanin V.V., Sirenko A.A., Garipova G.EH. Razuprochnenie volokon bora pri vzaimodejstvii s matritsej – Probl. Prochnosti, 1993, no. 8, pp. 32-36. [In Russsian]. 17. Stepanov G.V., Astanin V.V. Opredelenie soprotivleniya materiala sdvigu za frontom ploskoj udarnoj volny – Probl. Prochnosti, 1976, no. 4, pp. 94-98. [In Russsian]. 18. Nabarro B. Theory of crystal dislocations – Oxford, Uni. Press, 1967, 821 p. 19. Astanin V.V., Galiev SH.U., Ivashhenko K.B. Osobennosti deformirovaniya i razrusheniya alyuminievykh pregrad pri vzaimodejstvii po normali so stal'nym udarnikom – Probl. Prochnosti, 1988, no. 12, pp. 52-58. [In Russsian]. 20. Astanin V.V. Deformirovanie i razrusheniya pregrad pri probivanii tsilindricheskim udarnikom – Dinamicheskaya prochnost' i treshhinostojkost' konstruktsionnykh materialov, Kyiv, Institut problem prochnosti АN USSR, 1986, pp. 23-27. [In Russsian]. 21. Wang R. Introduction to orthogonal transforms: with applications in data processing and analysis – N.Y., Cambridge Uni. Press, 2012, 568 p. 22. Böhm R. Bruchmodebezogene Beschreibung des Degradationsverhaltens textilverstärkter Verbund-werkstoffe. Diss. akad. Grad. Dr.-Ing. Technische Universitat Dresden, 2008, 123 p. 23. Gude M., Ebert C., Langkamp A., Hufenbach W. Characterisation and simulation of the strain rate dependent material behaviour of novel 3D textile reinforced composites – ECCM-13 European Conf. on Composite Materials, 2-5 June 2008, Stockholm, Sweden, Conf. Proc, 2008, pp. 1-15. 24. Simulia Abaqus Analysis. User Documentation – Providence, Dassault Systems, 2007, 651 p. 25. Lekhnitskij S.G. Teoriya uprugosti anizotropnogo tela – Moscow, Nauka, 1977, 2 nd ed., 416 p. [In Russsian]. 26. Hufenbach W., Gude M., Ebert C., Zscheyge M., Hornig A. Strain rate dependent low velocity impact response of layerwise 3D-reinforced composite structures – Int. J. Impact Eng, 2011, no. 38, pp. 358-368.
Завантажити