автореферат диссертации по строительству, 05.23.17, диссертация на тему:Критерии прочности в расчетах элементов конструкций из анизотропных материалов

РГ6 од

- 5 МН 1335

На правах рукописи

1АМБИНА Светлана Львовна

КРИТЕРИИ ПРОЧНОСТИ В РАСЧЕТАХ ЭЛЕМЕНТОВ ШСТРЩИЙ ИЗ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ

(05.23.17 - строительная механика)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1995

Работа выполнена на кафедре сопротивления материалов в Российском университете друвбы народов

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор В. А. Копнов

Оффициальные оппоненты: доктор технических наук, профессор С. Н.Сухинин, кандидат технических наук, доцент И.А.Монахов

Ведущая организация: Центральный научно-исследовательский и проектно-эксперимен-тальный институт комплексных проблем строительных конструкций и сооружений им. В. А. Кучеренко

Занята диссертации состоится "?Р" ЦИ>НЙ 1995 г. в 15.30 часов на заседании диссертационного совета Д 053.22.08 в Российском университете дружбы народов по адресу: 117302, г. ¡¿осква. ул. Орджоникидзе. 3, ауд 348.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Российского университета дружбы народов (117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6.).

Автореферат разослан МАф 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук,

доцент С. Н. Кривошапко.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние годы всё более широкое применение в различных отраслях народного хозяйства находят анизотропные композиционные материалы (армированные пластики и др.), обладающие многими достоинствами. Совершенствование имеющихся и создание новых методов расчета элементов конструкций из анизотропных композитов с учетом специфики их свойств является важной задачей.

Перспективность конструкционных анизотропных материалов типа стеклопластиков, отдельные трудности, возникающие при практическом использовании конкретных критериев прочности, а также некоторое несовершенство существующих методик расчета элементов конструкций из этих материалов при сложном напряженном состоянии свидетельствуют об актуальности вопросов, исследуемых в диссертации.

Целью диссертации является разработка модификаций некоторых критериев прочности анизотропных материалов и совершенствование расчетного аппарата для определения несущей способности или оценки прочности элементов конструкций из анизотропных материалов, работающих в-условиях сложного напряженного состояния.

Научная новизна работы заключается в следующих основных результатах, выносимых на защиту:

- введение новых базисных прочностных характеристик материала, более удобных с точки зрения экспериментального определения;

- получение расчетных зависимостей для компонент тензоров прочности некоторых критериев прочности анизотропных материалов;

- новые модификации критериев Мизеса и Захарова - Мапмейстера, позволяющие распространить эти критерии на более широкий класс материалов и получить более простые аналитические выражения;

- ограничения и условия совместности для прочностных характеристик анизотропных материалов, определяющие возможность применения критериев прочности к конкретным материалам;

- методика использования предложенных в диссертации вариантов критериев прочности для определения несущей способности и оценки прочности элементов конструкций типа анизотропных слоистых пластин;

Достоверность полученных результатов определяется их соответствием основным требованиям (физическим, математическим и др.) общей теории критериев прочности, а также хорошим согласованием результатов расчета по предложенным в работе соотношениям с экспериментальными данными.

Практическая ценность. Результаты, полученные в диссертации,

могут быть использованы для оценки прочности и несущей способности элементов конструкций различного назначения, изготовленных из анизотропных материалов, а также при разработке нормативных документов по расчету конструкций из этих материалов. Использование предлагаемых в работе более удобных вариантов критериев прочности анизотропных материалов расширяет возмоотости их применения в практических расчетах.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на XXIV (198а г.). XXIX (1993 г.). XXX (1994 г.), XXXI (1995 г.) научно-технических конференциях инаенерного факультета Российского университета дружбы народов.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 5 статьях и в тезисах 1 доклада.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объеы диссертации 163 страницы, из которых 135 страниц текста и 28 страниц приложения. Диссертация содержит 40 рисунков и 17 таблиц. Библиография включает 105 названий на 8 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЯАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной теш, формулируется цель исследования, изложено краткое содержание диссертации и основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава диссертации посвящена изучении состояния вопроса о расчетах на прочность элементов конструкций из анизотропных композиционных материалов.

Анизотропные материалы типа армированных пластиков в последнее время находят все больиее применение в различных областях техники. В строительстве, например, из армированных пластиков могут изготавливаться свегопрозрачные панели и плиты для кровли и стен, внутренние перегородки в.зданиях и стены ораннерей, несущие строительные конструкции, облегченные большепролетные конструкции, специальные радиопрозрачные соорунения, эффективные многослойные конструкции типа трехслойных пластин и оболочек, трубы, профилированные настилы и т. д. Широкое применение армированных пластиков обусловлено их многочисленными достоинствами, среди которых высокая удельная прочность, превосходящая в некоторых случаях прочность лучших конструкционных сталей и алюминиевых сплавов, низкая теплопроводность, высокая химическая стойкость, технологичность и др. 2

Стеклопластики характеризуются тагсгс целым рядом очень важных особенностей физико-механических свойств, таких как анизотропия упругости и прочности, разносопротивляемость растяжению и сжатию, зависимость предела прочности на сдвиг от знака касательных напряхе-ний. Анизотропные свойства стеклопластиков дают возможность в процессе изготовления при помощи правильного выбора характера анизотропии создазать равнопрочные и легкие конструкции, оптимальные при заданных условиях нагружения. Особенности свойств анизотропных композитов необходимо учитывать при расчете элементов конструкций из этих современных материалов. При рассмотрении композитов в диссертации использован известный в механике феноменологический подход, рассматривающий композиционный материал как сплошную и однородную среду, в которой макронгпряжения и деформации осредняются. Это противоречит реальной структуре материала, однако позволяет использовать в расчетах более простые аналитические зависимости.

Вопрос о расчете на прочность элементов конструкций, находящихся в условиях слояного напряженного состояния, является одним из основных вопросов при проектировании конструкций из анизотропных композитов. В этих случаях используют критерии прочности анизотропных материалов, т.к. критерии прочности изотропных материалов для композитов неприменимы. Задача создания критериев прочности анизотропных материалов решалась обобщением критериев прочности изотропных материалов или разработкой принципиально новых критериев.

В работе дается обзор, систематизация и критический анализ многих известных феноменологических критериев прочности анизотропных материалов, среди которых критерии максимальных напряжений, максимальных деформаций, Мизеса. Мизеса - Хилла, Фишера, Пуппо -Эвенсена, Веррена, Захарова - Малмейстера, Марина, Гольденблата -Копнова, Ашкенази, Победри - Горбачева, Ву и др. Отмечены трудности использования большинства критериев, связанные с возможностью применять эти критерии лишь к определенным классам материалов, с громоздкостью математических соотношений и сложностью экспериментального определения некоторых базисных характеристик прочности, входящих в критерии. Эти факторы существенно ограничивают возможности применения критериев прочности в практических расчетах.

В диссертации ставится и решается задача выработки предложений по преодолению указанных недостатков критериев прочности и трудностей их практического использования. Вопрос о расширении границ применимости менее сложных, но "ограниченных" критериев прочности на более широкий класс анизотропных материалов является актуальным.

Возможность применения какого-либо критерия прочности для конкретного анизотропного материала мояет быть проверена только экспериментально. Для ряда стеклопластиков приводятся данные опытной проверки разными авторами некоторых критериев прочности.

Во второй главе рассматриваются основные положения теории критериев прочности анизотропных материалов, приводится общий вид критерия прочности анизотропных материалов, дабтея тензорная запись некоторых критериев.

Большинство критериев прочности анизотропных материалов были предложены их авторами в общепринятых обозначениях, т. е. когда в критериях в явном виде содержатся пределы прочности материала, а таюге компоненты действующих напряжений. Во второй главе диссертации дана запись критериев Мизеса и Захарова - Иалмейстера удобной тензорной форме и получены выражения компонент тензоров прочности, этих критериев через базисные прочностные характеристики материала.

В тензорной форме критерий Мизеса имеет следующий вид:

П1к.„-б1к-бь„ ■ 3. (1)

где б)к, бе,, - компоненты тензора напрякений, П1квп - компоненты тензора прочности четвертого ранга.

В основной, связанной с осями анизотропии, системе координат при плоском напряженном состоянии критерий (1) записывается так:

Пцн'бц1 + пгггг'бггг + 2'Пцгг' ¿и' + -3. (2)

Компоненты тензора прочности критерия (1) путем рассмотрения простых видов напряденного состояния (растяаения, саатия, сдвига) выражаются через прочностные константы материала так:

1 1 1

Пии ' ; Пгггг " П1г1г -

3,3 3 3

Пцгг" I--;--; I- О)

2 4 611 ба2 Х,45

Как следует из выражений (3), критерий (1) применим только к матйриалам, одинаково сопротивляющимся растяжению и сжатию, с оди-

А

наковыми пределами прочности на сдвиг под углом 45° к основным направлениям материала ^45.

- Критерий Захарова - Малмейстера имеет такую тензорную запись:

П1к"б1к + п1к«пб1к-б»п " 1-

Для плоского напряженного состояния критерий (4) записывается так:

2 2 2 Пцн'^н + Пгггг'^г.г + 2"П112г'б11'бгг +4'П1г1гб12 +Пц'бн +

+ П22'бгг+2'П1г'б1г - 1, (5)

1 1 бвГ " 6,1*

где П11И - -; Пггг2 - -; Пп - -;

бв1+бвГ 6*2*612' <5в1"бл +

1 1 1 б,Г " б,! +

Пигг " - -- +---- +-- + ------ -

2(г„45) 2' бв1"' б, 1+ 2'6,2'Лг* 2б,1"б,1+г1|45

бя2~ - бцг* бвг - бц2* 1

--- Пгг,-. п1212--; п12«о. (6)

2'ба2'бв2"Са45 бвг*бвг

Критерий (4) применим к материалам, по разному сопротивляющимся растяжению и гаатию в каждом направлении материала, но с одинаковыми пределами прочности на сдвиг "Са45+ - х,45~ - т.к. в выражении критерия содержится только один из возможных пределов прочности Хд 4 5. Однако большинство армированных пластиков имеет различные пределы прочности на сдвиг, иногда существенно отличающиеся друг от друга. В диссертации проведен анализ возможных ошибок, связанных с неопределенностью подстановки в выражение критерия одного из пределов прочности на сдвиг ^45* или ^45", которая приводит к двум различным предельным кривым. Расхождение между этими предельными кривыми может быть значительным: для материала ВПР-10 наибольшее расхождение составило 95% (рис. 1), для КАСТ-В - 71%.

Критерий Гольденблата - Копнова является самым универсальным из трех рассмотренных критериев, т. к. он относится к материалам с различными пределами прочности на растяжение и сжатие, а тшеяе с различными пределами прочности на сдвиг т^45+ и тв45~. Этот крите-

5

рий имеет такую тензорную запись:

Л.кЛк + (flken^lk^Bn)

1/2

1.

(7)

Для плоского напряженного состояния критерий (7) записывается так: Пп-б,, + Пггбгг + (ПП11бцг + Пгггг'^гг2 + 2П11ггб11б22 +

+ 4-Птг-б1г)1/г - 1.

(8)

где П, j j

Пг

222

1 / 1

'I г

1 4ii* X,

12

4i+ в, г

4 4l+ <hi~} 2

.liL.JLi

4 Чг* б»"' 2 6,г'>

1 ( 1

1212

1в 4l2 + ^»45

'1122

8

1 1

—. + -

бвГ

Г r_L. _L)

4,2* Ч<5 +

(9)

По формулам (3). (6). (9) выполнен расчет значений компонент тензоров прочности критериев (1), (4), (7) для 8 анизотропных стеклопластиков.

В третьей главе рассматривается вопрос расширения границ применимости критериев (1), (4). Получены модификации этих критериев, лишенные недостатков, присущих исходным вариантам критериев, и позволяющие преодолеть трудности их практического использования.

Все прочностные характеристики материала, через которые выражаются компоненты тензоров прочности П1к, П1квп, устанавливают из экспериментов. В работе описаны различные подходы к определению базисных прочностных характеристик, а также компонент тензоров прочности с их использованием. Экспериментальное определение предела прочности на сдвиг 1щ5 вызывает наибольшие проблемы, связанные с возможной потерей устойчивости образцов, концентрацией напряжений, 6

1

1

1

+

перерезанием волокон Я т.д.. Для преодоления указанных трудностей в диссертации предлагается вместо использовать в критериях прочности иные базисные прочностные характеристики, а именно пределы прочности при двухосном растяжении или сжатии с соотношением напряжений 1:2 и или 1:1 (б,|к++ и б,12~") (рис. 2К Для экспериментального определения, например, предела прочности б^г** достаточно нагружать внутренним давлением до разрушения цилиндрический образец с закрытыми торцами. Методика определения других предлагаемых пределов прочности также известна.

С использованием предложенных базисных характеристик получены различные модификации критериев Мизеса, Захарова - Малмейстера, Гольденблата - Копнова. Т.к. предел прочности на сдвиг г,45 содержится только в выражениях компоненты П11гг> то изменились выражения лишь этой компоненты. Выражения компоненты Пигг. содержащие

б,

4 +

12

имеют такой вид для критериев (1),- (4), (7) соответственно:

>1122

1

(1) ___

1

1

(б,12 )

6,1

б»5

(10)

п (<) -ИЦ22

бвГ - б,/

бв1*"б,1+ 4-б1г"'б,г+ 2б,1г + +б,1"бв1 +

бвг" " бвг* 1 - + -

(11)

4122

(7)

4" (^12 + +)г

1 1/1 1

- + -• - _ -

4'бв2+'бв2" 4 Ч5в1 + б,!-

Ч|2 + 6,2

■> 2Л1г++ Ч/ б>1" 2г6,г* * 6*2 >

(12)

В диссертации также получены аналогичные формулы для компонент Г1ц22 с использованием вместо "^45 прочностной характеристики а также формулы для П112г. в которых новые базисные характеристики введены попарно (б^г+ + . бв12~~) и (бв12+ + , бв12~~). Такой подход, хотя и требует проведения дополнительных экспериментов,

1

1

1

1

приводит к менее громоздким аналитическим выражениям критериев.

По полученным выраяениям вычислены значения компоненты П11гг критериев (4) и (7) для 8 анизотропных стеклопластиков. Предлагаемые формулы предпочтительнее первоначальных с точки зрения эксперимента. а такие имеют менее громоздкие аналитические выражения.

Вопрос расширения границ применимости критерия Захарова - Иал-мейстера решался по разработанной методике при помощи одновременного введения в критерий пределов прочности х,45+ и х,,45". Новое вы-раяение для компоненты П1122 критерия (4) имеет такой вид: 1/1 1 1

П1 122

2

» .

6,2*635

'са45+ ' ^45

(13)

Выражения других компонент не меняются. Модификация (13) распространила критерий (4) на материалы с различными предела;«! прочности что значительно расширило возможности применения критерия и облегчило его практическое использование за счет более простых аналитических выражений. Расчеты, выполненные для 8 стеклопластиков по Формуле (13). привели к достаточно точным результатам.

Критерий (1) распространен на более ширсисий класс материалов при гюиощи использования поквадрантного подхода; для кахедого квадранта плоскости напряжений записано отдельное условие прочности:

1) для квадранта би >0, 6-гг >0

гб

11

»в!

г&гг

'в 1;

11

'В 2

бцбгг- 1: (14)

2) для квадранта би <0, 6гг > 0 г 4 2 4 2

11

/бг

2

б.!

1

ЧГ

1

•бц'бгг - 1: (15)

3) для квадранта бп <0, 6-гг < 0

И ^ /Згг ^ 1 г/ 1

41 8

г /2 2

12

ЧГ

бц'бгг -1; (56)

2

4) для квадранта бц >0, бгг < 0

2

,би /бгг ч

г

бп'бгг = 1. (17)

Формулы (14) и (16) содерясат новые базисные характеристики бв1г++ и 6^1 г"- Поквадрантный подход, приводящий не к единой предельной кривой в плоскости напряжений, а к отдельным дугам в каждом из квадрантов, рекомендуется применять, когда в конструкции реализуется напряженное состояние из какого-либо одного конкретного квадранта. Проведенное сравнение полученной модификации критерия (1) с предложенным другими авторами вариантом поквадрантной записи критерия (3) показало для большинства материалов лучшее соответствие экспериментальным дантял формул (14) + (17> (рис.3). Это объясняется тем, что'модификация (Ш -(17) содержит в какдом квадранте только базисные характеристики из того яэ квадранта.

Предложенные модификации критериев прочности распространяят более простые по форме, но ограниченные критерии прочности на более пирокий класс материалов, имеют более простые аналитические выражения, а таае содержат базисные прочностные характеристики, экспериментальное определение которых проще. Эти преимущества позволяют облегчить применение критериев прочности анизотропных материалов и расширить возио:гности их использования б ресенки конкретных задач.

Четвертая глава посвящена рассмотрения ограничений на упругие и прочностные характеристики анизотропных материалов. Па примере критерия (7) получены ограничения на прочностные характеристики материалов, вытекающие из основных трсбований-к критериям прочности анизотропных материалов.

Требование действительности предельного напряженном состояния приводит к следующему ограничению на прочностные характеристики:

Требование выпуклости предельной кривой даёт такие условия:

(18)

агФ

ЗгФ

эгФ з гФ агФ

> 0;

> 0;

> 0. (19)

Эбпг Збгг2 ЧГ З^гг

Исследования показали, что после преобразований любое из двух первых неравенств (19) сводится к виду, совпадающему с ограничением (18), а третье не имеет практического значения из-за громоздкости.

Рассмотрение требования замкнутости предельной кривой также приводит к некоторым ограничениям на прочностные характеристики материалов, из которых практическое значение имеет неравенство:

Выполнение неравенств типа (18)+(20) говорит о непротиворечивости результатов расчета по критерию для конкретного материала.

Еще одним типом ограничений на характеристики прочности анизотропных материалов являются условия совместности прочностных характеристик, также представляющие собой показатель возможности применения какого-либо критерия к конкретному материалу. Смысл условий совместности состоит в том, что все пределы прочности материала -должны находиться в плоскости напряжений на соответствующей критерию предельной кривой. Для некоторых критериев прочности в работе получены условия совместности. Для ряда материалов выполнена проверка некоторых ограничений на прочностные характеристики и условия совместности критерия (7).

В пятой главе приводятся примеры использования критериев прочности анизотропных материалов в практических расчетах. Разработаны методики использования критериев прочности, в том числе предложенных в диссертации, в решении конкретных задач типа расчета несущей способности и оценки прочности прямоугольных ортотропных пластин, как однослойных, так и многослойных.

В задаче об ортотропной шарнирно опертой прямоугольной пластине, работающей на изгиб под действием равномерно распределенной нагрузки, некоторые критерии прочности применялись для получения формул несущей способности. Например, использование модификации критерия (1) для квадранта (би <0, < 0) в виде (16) приводит к такому выражению для несущей способности пластины:

(Пии - Ппг)- (П2ггг " Пггг)-(Пи22 - Пц'Ц«)8 > 0.

(20)

■-1,3.. п-1.3..

г

+

где а, Ь - стороны пластины; с * а/Ь; т, п - количество членов ряда; М1.#г ~ коэффициенты Пуассона; М,.,, Мв," - изгибающие моменты; р -- Мц/Мгг; У - бцг'/б,,}" - ^г'/Мщ"; 0И, 0И, Е!^ - жесткости анизотропной пластины.

Аналогичные формулы получены на базе четырех других критериев прочности, по которым выполнен расчет несущей способности пластин из материалов ППН и КАСТ-В, проведено сравнение с имеющимися опытными данными. Для ППН все рассмотренные варианты критериев привели к хорошим результатам (расхождение - до 5%). Для КАСТ-В наилучшее соответствие экспериментальным данным получено при использовании предложенной в диссертации модификаций критерия Мизеса (14Ж17) (расхождение - 0,5%). Для ряда материалов выполнен анализ возможности применения упрощенного критерия Мизеса.

Критерии прочности также использованы при оценке прочности работающих на изгиб под действием синусоидальной нагрузки однослойной, трехслойной и пятислойной прямоугольных плит, с ортотропными слоями из стеклопластика КАСТ-В и внутренними слоями из пенопласта (рис. 4). В задаче использовались результаты расчета напряженно-деформированного состояния пластин, выполненного на ЭВМ методом конечного элемента с применением готовой программы, построены эпюры напряжений в пластинах и выявлены наиболее опасные точки конструкции. В этих точках произведена проверка прочности плит с использованием ряда критериев прочности, в том числе предложенных в диссертации, определены коэффициенты запаса прочности.

Выполненные расчеты подтвердили возможность применения в практических расчетах предложенных в диссертации модификаций критериев прочности и методик их использования при проектировании элементов конструкций из анизотропных материалов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Анализ современного состояния теории критериев прочности анизотропных материалов и использования их в практических расчетах выявил определенные трудности применения критериев, связанные с ограниченностью применения отдельных критериев, со сложностью и трудоемкостью экспериментального определения некоторых используемых в критериях базисных констант прочности, а также с громоздкостью ана-

литических выражений некоторых критериев прочности.

2. Предложены базисные характеристики прочности, эксперимен- . тальное определение которых технически более просто, например, предел прочности при двухосном растяжении с соотношением напряжений 1:2 или другие характеристики, методики экспериментального определения которых отработаны. Эти базисные характеристики использованы в выражениях компонент тензоров прочности критериев Мизеса, Захарова - Малмейстера, Гольденблата - Копнова, по которым для 8 анизотропных материалов выполнен расчет компонент тензоров прочности.

3. С целью упрощения расчетов на прочность элементов конструкций из анизотропных материалов при сложном напряженном состоянии критерий Мизеса распространен на более широкий класс материалов, благодаря поквадрантному подходу с использованием базисных прочностных характеристик материала из соответствующего квадранта. Полученная модификация критерия Мизеса предпочтительнее других вариантов этого критерия, что подтверждается сравнением предельных кривых с имеющимися в литературе экспериментальными данными.

4. Расширены границы применения критерия Захарова - Малмейстера путем одновременного введения в его выражение пределов' прочности на сдвиг Хв45+ и •св45". Этот подход позволил устранить возможные ошибки при использовании критерия, сняв неопределенность подстановки в критерий одного из пределов прочности на сдвиг а также получить более простые аналитические выражения. Приведенные данные могут служить справочным материалом для расчетов элементов конструкций из указанных материалов.

5. Установлены неравенства, представляющие собой ограничения на прочностные характеристики анизотропных материалов, выполнение которых для конкретных материалов свидетельствует о внутренней непротиворечивости используемой теории. Проведена проверка полученных ограничений для некоторых анизотропных материалов.

6. Для ряда критериев анизотропных материалов установлены условия совместности прочностных характеристик анизотропных материалов для ряда критериев, подтверждающие возможность применения того или иного критерия прочности к конкретному анизотропному материалу. Даны примеры проверки условий совместности.

7. На примере изгиба ортотропных пластин показана методика применения различных вариантов критериев прочности для решения конкретных задач. На базе различных модификаций критериев прочности получены выражения для несущей способности прямоугольной ортотроп-ной пластины, которые использовались для оценки несущей способности 12

пластин из материалов ППН и КАСТ-B. Проведено сравнение полученных результатов с имеющимися в литературе экспериментальными данными.

8. Проведен расчет на ЭВМ методом конечного элемента (с использованием готовой программы) напряженно-деформированного состояния прямоугольных однослойной и многослойной пластин из анизотропного стеклопластика КАСТ-B с прослойкой из пенопласта, и работающих на изгиб при статическом нагружении. Результаты расчета использованы для оценки прочности пластин с использованием модифицированных критериев, а также для определения коэффициентов запаса прочности. Расчеты показали возможность использования предложенных вариантов критериев прочности в практических расчетах.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах: _ 1. Иамбина С. Л. Анализ анизотропии прочности композиционных материалов./II конференция научно-учебного центра физико-химических методов исследования. Тез. докл. -И.: Изд-во УДН, 1989. -С.227.

2. Копнов В.А., Иамбина С.Л. Ограничения на прочностные характеристики ортотропкого материала, вытекающие из требований к критериям прочности. // Вопросы прочности пространственных систем: Материалы XXVIII научной конференции инаенерного ф-та. Секция строительной механики. /Под ред. Ерхова М. И. -М.: РУДН, 1992. -С. 3+9.

3. Копнов В. А., Иамбина С. Л. Различные представления компонентов тензоров прочности анизотропных материалов. //Прикладная механика и математика: Межвед. сб. науч. тр. -М.: КЭТИ, 1992. -С. 76+80.

4. Копнов В. А., Иамбина С. Л. О расширении диапазона применимости некоторых критериев прочности анизотропных материалов. //Современные проблеет теории .пластин, оболочек и вопросы проектирования гражданских и промышленных сооружений: Нспвуз. сб. науч. трудов/Под ред. В. А. Копнова. -И.: РУДН. 1993. -Выл. 2. -С. 82-87. t

5. Копнов В. А., Шамбина С. Л. Использование критерии прочности в расчетах несущей способности ортотропных прямоугольных пластин. //Строит, механика инженерных конструкций и сооруя. / Под ред. Копнова В.А. -И.: МБК "Биоконтроль", 1994-. -Вып. 4. -С. 103+106.

6. Иамбина С. Л. К расчету несущей способности ортотропной пластины.//Расчет и проектирование гражданских, промышленных и гидротехнических сооружений: Меявуз. сб. научн. трудов/ Под ред. Н. И. Ерхова. -М.: ИБК "Биоконтроль", 1994. -Вып. 3. -С. 64+66.

15

-300 - 200

5оо бро тоо б1ьМПа

Рис. 1. Предельная кривая материала ВПР-10 по критерия (4)

100 200 300400/ 500 ' 6,„МПа -ДО 41

--зоо

Рис. 2. Дуги предельных кривых стеклопластика ТСУ 8/3-ВМ-78

Рис. 3. Базисные характеристики прочности в плоскости напряжений

Рис.4. Схема нагружения пятислойной пластины

Шамбина Светлана Львовна

КРИТЕРИИ ПРОЧНОСТИ В РАСЧЕТАХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Работа посвящена совершенствованию методов расчета элементов конструкций из анизотропных композиционных материалов типа армированных пластиков с учетом специфики их свойств. В диссертации разрабатываются модификации некоторых известных критериев прочности, позволяющие распространить эти критерии на более широкий класс материалов и получить более простые аналитические выражения. Предложены более удобные с точки зрения эксперимента базисные прочностные характеристики материала. Установлены ограничения и условия совместности для базисных характеристик, определяющие возможность применения критериев прочности к конкретным анизотропным материалам.

Разработана методика использования предложенных модификаций критериев прочности для определения несущей способности и оценки прочности элементов конструкций типа анизотропных слоистых плит.

Shambina Svetlana Lvovna

STRENGTHEN CRITERIA IN CALCULATIONS OF ANISOTROPIC STRUCTURAL ELEMENTS

The work is devoted to improve some calculation methods for the constructive elements made of anisotropic composite materials according to the pecularity of their properties.

The auhtor has deduced the modifications of some famous strenghten criteria for extending their application sphere and getting simpler formulas. In the dissertation there are proposed some basic strengthen characteristics, which are easier for their experimental definition. Some restrictions to strengthen characteristics of anisotropic materials are obtained to determine possibilities of criterion application for certain anisotropic materials.

Suggested criteria modifications are used for strengthen check-up of orthotropic laminated plates and In other problems.