Деформирование и разрушение элементов конструкций из неоднородных материалов в условиях термосилового нагружения

Abstract

Объектом исследования являются макрокомпозитные тела с цилиндрической, сферической симметрией, микрокомпозитные тела с плоской ортотропной анизотропией и градиентной неоднородностью, микронеоднородные анизотропные среды. Предмет исследования – упругие и пластические поля напряжений и деформаций, которые возникают в макро и микрокомпозитных телах под воздействием резкого изменения температуры во внешней среде. Представлена механико-математическая модель анизотропного термоупругого материала с градиентной неоднородностью, отличающейся от моделей сред с резко выраженными границами раздела различных материалов или плавноменяющимися свойствами, что позволяет исследовать широкие классы материалов с границами раздела, на которых функции материальных коэффициентов среды непрерывны, а их градиенты изменяются скачками, что характеризует материалы со слабым типом дефектов. Разработан двухэтапный подход к последовательному решению термических задач для элементов конструкции из микрокомпозитных материалов, сочетающих расчет эффективных материальных коэффициентов на первом этапе и решение квазистационарных задач нахождения напряженно-деформированного состояния на втором этапе в полых микронеоднородных цилиндре и шаре при термоупругопластических состояниях, возникающих при резком изменении температуры. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании, производстве и эксплуатации конструктивных элементов типа пластин, цилиндров и сфер из композитных материалов с анизотропной структурой и неоднородностями типа: кусочно-однородной, микрослоистой градиентного типа, микронеоднородностью, плавно изменяющейся по объему тела. В соответствии с полученными соотношениями предложены критерии предельных состояний элементов конструкций при воздействии температурных нагрузок для хрупкого и пластического типа разрушений, что позволяет прогнозировать направление роста трещин и пластических зон. Результаты исследований могут быть использованы в преподавании курсов термоупругости, термопластичности и терморазрушения конструкций из макро и микронеоднородных материалов.