Деформирование и повреждаемость композитных материалов с анизотропными компонентами (обзор)

Abstract

Запропоновано статистичну модель зв'язаного деформування і пошкоджуваності композитів з пористими трансверсально-ізотропними і ортотропними компонентами. Механізм мікропошкоджуваності таких композитів досліджено на основі припущення, що мікроміцність матеріалу є неоднорідною. Одиничне мікропошкодження моделюється утворенням порожньої квазисферичної пори на місці мікрооб'єму, що руйнується за критерієм Губера - Мізеса. Границя мікроміцності приймається випадковою функцією координат, густина одноточкового розподілу якої описується розподілом Вейбула. На базі методу умовних моментів, рівняння балансу пошкоджуваності матеріалу і методу Ньютона - Рафсона побудовано алгоритми обчислення ефективних деформаційних властивостей таких матеріалів залежно від макродеформацій. Встановлено загальні закономірності впливу пошкоджуваності матеріалу на закон зв'язку макронапружень і макродеформацій. Проаналізовано вплив фізико-механічних характеристик матеріалів, об'ємного вмісту і пористості компонентів, геометричних параметрів структури та характеру розподілу мікроміцності на пошкодженість матеріалу і як наслідок на криві макродеформування.

A statistical model is proposed for the coupled deformation and damage of composites with porous transversally isotropic and orthotropic components. A mechanism of damage of the composites is studied basing on assumption that the micro-strength of material is inhomogeneous. The single micro-damage is modeled by the formation of an empty quasispherical pore at the place of micro-volume, which is damaged according to the Huber-Mises criterion. The microstrength limit is assmed to be a random function of coordinates. The onepoint distribution function is described by the Weibull distribution. Basing on the conditional moments method, balance equations of material damage and the Newton-Raphson method, the algorithm of evaluation of effective deformation characteristics of composite materials is built depending on macro-deformations. The general regularities of effect of the material damage on a link between macro-stresses and macro-strains are established. An effect of physicalmechanical properties of material, the volume fraction and porosity of components, geometrical parameters of structure and the character of distribution of micro-strength on the damage of material and as a consequence on the macro-deformation curves is analyzed.