MODEL OF DEFORMATION OF FIBROUS MATERIALS OF MULTIDIRECTIONAL REINFORCEMENT WITH NONORIENTED FIBERS
DOI:
https://doi.org/10.32703/2617-9040-2021-37-12Keywords:
fibrous material of multidirectional reinforcement, uniform orientation of fibers, stressstrain state, effective thermoelastic properties, computer implementation.Abstract
A model of deformation of multidirectional reinforcement fibrous materials with differently oriented fibers is proposed. The solution to the problem is built in two stages. At the first stage, the known properties of fibers and binder are used to determine the effective thermoelastic properties and stress-strain state of the subsystem with fibers oriented in a certain way relative to the main coordinate system. It is based on stochastic differential equations of the physically nonlinear theory of elasticity using the method of conditional moments. At the second stage, using a given distribution function based on the Voigt scheme, a model of deformation of the entire system is constructed from the calculated properties of the subsystems. Strain curves are obtained for simple loading, and the deformation of materials at uniform orientation of fibers is investigated. It was found that a fibrous composite material with differently oriented fibers in a macrovolume is isotropic, and its effective thermoelastic constants substantially depend on the volumetric content of fibers.
References
ЛІТЕРАТУРА
Ванин Г.А. Микромеханика композиционных материалов. URL: https://www.studmed.ru/vanin-g-a-mikromehanika-kompozicionnyh-materialov_cbf1b78c52e.html (дата звернення 26.04.2021).
Головчан В.Т. Анизотропия физико-механических свойств композитных материалов. Киев, Наук.думка, 2007. 301 с.
Малмейстер А.К.., Тамуж В.П., Тетерс Т.А. Сопротивление полимерных и композитных материалов. https://www.twirpx.com/file/1302249/grant/ (дата звернення 26.04.2021).
Скудра А.М., Булавс В.Я. Прочность армированных пластиков. Рига, Зинатне, 2001. 240 с.
Тарнопольский Ю.М., Жигун И.Г., Поляков В.А. Пространственно армированные композиционные материалы. URL: https://www.twirpx.com/file/461655/ (дата звернення 26.04.2021).
Khoroshun L.P., Shikula E.N. Thermoelastic properties of spatially reinforced materials // International Applied Mechanics. 2011. Vol. 47, N 1. P. 13-20. .
Хорошун Л.П., Маслов Б.П., Шикула Е.Н., Назаренко Л.В. Механика композитов: В 12-х т. / под общ. ред. А.Н.Гузя / Т.3 Статистическая механика и эффективные свойства материалов. К.: Наук. думка, 2003. 390 с.
Хорошун Л. П., Шикула Е.Н. Нелинейные деформативные свойства дисперсно-упрочненных материалов // Механика композитных материалов. 2002. Т. 38, № 4. С. 473-486.
Khoroshun L.P., Shikula E.N. Deformation and long-term damage of physically nonlinear fibrous materials // International Applied Mechanics. 2014. Vol. 50, N 1. P. 58-67.
Хорошун Л. П., Шикула Е.Н. Ефективні деформівні властивості волокнистих композитних матеріалів при нелінійному деформуванні компонентів // Доповіді Національної академії наук України. 2016. № 6. С. 47 – 55.
Шикула Е.Н., Хорошун Л. П. Нелинейное деформирование волокнистых материалов // Водний транспорт. Збірник наукових праць Київської державної академії водного транспорту імені гетьмана Петра Конашевича-Сагайдачного. К.: КДАВТ, 2016. № 2 (25). С. 29 - 36.
Хорошун Л.П. Методы теории случайных функций в задачах о макроскопических свойствах микронеоднородных сред. URL: https://www.twirpx.com/file/1118540/grant/ (дата звернення 26.04.2021).
Хорошун Л.П. Метод условных моментов в задачах механики композитных материалов // Прикладная механика. 2007. Т. 43, № 10. С. 100–108.
Крегерс А. Ф. Математическое моделирование термического расширения пространственно армированных композитов // Механика композитных материалов. 2008. № 3. С. 433-441.
Гузь А.Н., Хорошун Л.П., Михайлова М.И., Бабич Д.В., Шикула Е.Н. Механика композитов: В 12 т. / под общ. ред. А.Н.Гузя / Т. 12: Прикладные исследования. К: «А.С.К.», 2003. 398 с.
REFERENCES
Vanin G.A. Mikromehanika kompozicionnyh materialov. [Micromechanics of composite materials]. Retrieved from https://www.studmed.ru/vanin-g-a-mikromehanika-kompozicionnyh-materialov_cbf1b78c52e.html (rus). Pdf (Accessed 28 December 2012).
Golovchan V.T. (2007) Anizotropija fiziko-mehanicheskih svojstv kompozitnyh materialov. [Anisotropy of the physical and mechanical properties of composite materials]. Kiev, Nauk.dumka.
Malmejster A.K.., Tamuzh V.P., Teters T.A. Soprotivlenie polimernyh i kompozitnyh materialov. [Resistance of polymer and composite materials]. Retrieved from https://www.twirpx.com/file/1302249/grant/ (rus). Djvi (Accessed 13 December 2013).
Skudra A.M., Bulavs V.Ja. (2001) Prochnost' armirovannyh plastikov. [Strength of reinforced plastics]. Riga, Zinatne.
Tarnopol'skij Ju.M., Zhigun I.G., Poljakov V.A. Prostranstvenno armirovannye kompozicionnye materialy. Retrieved from https://www.twirpx.com/file/461655/ (rus). Djvi (Accessed 21 Marth 2019).
Khoroshun L.P., Shikula E.N. (2011) Thermoelastic properties of spatially reinforced materials // International Applied Mechanics. Vol. 47, 1, 13-20. (in English)
Khoroshun L.P., Maslov B.P., Shikula E.N., & Nazarenko L.V. (2003) Mehanika kompozitov. (Vols. 1-12). Vol. 3. Statisticheskaya mehanika i effektivnyie svoystva materialov [Mechanics of composites. (Vols. 1-12). Vol. 3. Statistical mechanics and effective properties of materials]. K.: Nauk. Dumka.
Khoroshun L. P., Shikula E.N. (2002) Nelinejnye deformativnye svojstva dispersno-uprochnennyh materialov [Nonlinear deformation properties of dispersion-hardened materials] // Mehanika kompozitnyh materialov. Vol. 38, 4, 473-486.
Khoroshun L.P., Shikula E.N. (2014) Deformation and long-term damage of physically nonlinear fibrous materials // International Applied Mechanics. Vol. 50, 1, 58-67. (in English)
Khoroshun L.P., Shikula O.M. (2016) Efektyvni deformivni vlastyvosti voloknystykh kompozytnykh materialiv pry neliniynomu deformuvanni komponentiv [Effective deformable properties of fibrous composite materials in nonlinear deformation of components] // Dopovidi Natsionalʹnoyi akademiyi nauk Ukrayiny - Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine. 6, 47-55.
Shikula E.N., Khoroshun L. P. (2016) Nelinejnoe deformirovanie voloknistyh materialov [Nonlinear deformation of fibrous materials] // Vodnij transport. Zbіrnik naukovih prac' Kiїvs'koї derzhavnoї akademії vodnogo transportu іmenі get'mana Petra Konashevicha-Sagajdachnogo. K.: KDAVT. Vol 25, 2, 29-36.
Khoroshun L.P. Metodyi teorii sluchaynyih funktsiy v zadachah o makroskopicheskih svoystvah mikroneodnorodnyih sred [Methods of the theory of random functions in problems of macroscopic properties of microinhomogeneous media]. Retrieved from : https://www.twirpx.com/file/1118540/grant/ (rus). Djvi (Accessed 03 Juny 2018).
Khoroshun L.P. (2007). Metod uslovnyih momentov v zadachah mehaniki kompozitnyih materialov [The method of conditional moments in the problems of mechanics of composite materials]. Prikladnaya mehanika - Applied Mechanics. Vol. 43, 10, 100-108. 14. Kregers A. F. (2008). Matematicheskoe modelirovanie termicheskogo rasshirenija prostranstvenno armiro-vannyh kompozitov // Mehanika kompozitnyh materialov. Vol. 24, 3, 433-441.
Guz A.N., Khoroshun L.P., Mihaylova M.I., Babich D.V., Shikula E.N. (2003) Mehanika kompozitov. (Vols. 1-12). Vol. 12. Prikladnyie issledovaniya [Mechanics of composites. (Vols. 1-12). Vol. 12. Applied research]. K: «A.S.K.»
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright: This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.
