|
Материалы

Упругие характеристики криволинейных композитных труб


 

Рассмотрены технологические схемы получения криволинейных труб методом непрерывной намотки волокон и армированной ленты на оправку.

Рассмотрены равновесная, пропорциональная, геодезическая схемы и схема с постоянным углом укладки, описанные в работах В.Л. Бидермана и Б.Л. Бухина , а также И.М. Буланова, М.А. Комкова, Е.Н. Нехороших, В.А. Шишацкого [1, 2, 3, 5].

В зависимости от технологической схемы намотки и способа укладки слоёв (с нахлёстом и без нахлёста) получены расчетные соотношения, описывающие распределения коэффициента армирования y и толщины стенки h по криволинейной поверхности [4]:

, (1)

Здесь индекс m определяет параметры на экваторе тора. Труба представлена как торообразная тонкая оболочка с замкнутым круглым поперечным сечением радиуса r. Осевая линия криволинейного участка представляет дугу окружности радиуса R с центральным углом (углом гиба) jo. Угловая координата a фиксирует наклон нормали к оси вращения оболочки.

Считается, что при совместной намотке параметры армирования на экваторе и примыкающих прямолинейных участках трубы равны друг другу. Формулы (1) показывают, что распределения толщин стенки и коэффициентов армирования подчиняются единым закономерностям.

На основе полученных соотношений выполнен анализ распределения структурных и геометрических параметров образца криволинейной трубы, плавно сопряженной с прямолинейными участками. Построены поверхности и кривые (рис.1), отражающие распределение по окружной координате a толщин стенки h, углов q и коэффициентов армирования y в зависимости от технологической схемы, способа укладки слоев и угла намотки волокон на экваторе qm. Установлены пределы изменения параметров.

 

Рис.1

 


Исследовано распределение упругих свойств многослойного образца, изготовленного перекрестной спиральной намоткой волокон и армированной ленты из органопластика Kevlar 49/ PR-286. Построены поверхности и кривые, иллюстрирующие распределение эффективных упругих постоянных (Еa, Еj) вдоль линий главных кривизн криволинейной поверхности в зависимости от технологической схемы, способа и угла укладки волокон на экваторе (рис. 1 представляет результаты, полученные для пропорциональной схемы). Сравнительный анализ результатов показывает, что картина распределения и диапазоны изменения модуля упругости Еa практически не зависят от технологической схемы намотки (исключение составляет равновесная схема). Распределение модуля упругости Еj получается уникальным для каждой схемы.

 

Литература

 

1. Бухин, Б.Л. Чистый изгиб цилиндрической сетчатой оболочки/ Б.Л.Бухин // Расчеты на прочность. -М.: Изд-во МВТУ им. Н.Э. Баумана. – 1966. – Вып. 12. – С.63-71.

2. Буланов,И.М. Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов / И.М. Буланов, В.В. Воробей. -М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998.- 516 с.

1 2
Общее время работы: 9.3450546264648 мс
Использование памяти: 659 КБ