Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Возможности применения композитов очень широки, благодаря многообразию и неисчерпаемой вариабельностью компонентов, входящих в его состав, и их модификациям.
Композиты эффективно конкурируют с такими конструкционными материалами, как алюминий, титан, сталь. К отраслям, активно использующим композиционные материалы, относятся авиация, космонавтика, наземный транспорт, химическое машиностроение, медицина, спорт, туризм, образование. Композиты используются для производства автомобилей, объектов железнодорожного транспорта, самолетов, ракет, судов, яхт, подводных лодок, емкостей для хранения различного рода жидкостей, трубопроводов, стволов артиллерийских орудий [1].
Полимерные композиционные материалы обладают неоспоримыми достоинствами по сравнению с обычными гомогенными полимерами:
Принимая во внимание особенности эксплуатации летательных аппаратов аэрокосмического назначения возникает необходимость в разработке полимерно-композиционного материала для:
Для разработки полимерно-композиционного материала необходимо провести анализ заданных условий нагружения и определить способ конструирования композита. Для определения физико-механических свойств (твердость, предел текучести, предел прочности, относительное удлинение) используются представления и формулы, взятые из механики композиционных материалов.
После определения необходимых физико-механических характеристик осуществляется выбор компонентов и их соотношение в общей структуре (геометрия элементов наполнения, соотношение механических характеристик, объёмное соотношение, взаимодействие в межфазной зоне).
Следующим шагов является выбор схемы армирования (однонаправленная, ортотропная, пространственная, комбинированная).
Заключительным этапом разработки композита является определение геометрических характеристик составных элементов полимерного композиционного материалы (формы и соотношение размеров).
Результатом подбора компонентов является такое соотношение механических характеристик, чтобы их адгезионное взаимодействие наполнителя было больше когезии связующего. Это означает то, что оба компонента работают совместно вплоть до разрушения (идеальное упругое поведение материала наполнителя и связующего).
При рассмотрении видов, строения и области применения разнообразных полимерных композиционных материалов [2–4] были выбраны несколько объектов исследования, которые обладают необходимыми физико-механическими свойствами для обеспечения основных характеристик прочности — материалы для проектирования летательных аппаратов аэрокосмического назначения.
С использованием программы конечно-элементного анализа были проведены расчеты, которые позволяют вычислить эффективные (макроскопические) характеристики для выбранных ранее полимерных композиционных материалов по заданным характеристикам их компонентов [5].
Следующим шагом является моделирование упрощенного контракции летательного аппарата с полученным им эффективными характеристика материалы и расчет параметров напряженно-деформированного состояния данного объекта.
Результатом данной работы является сравнение, анализ и выбор оптимального из определенных ранее полимерных композиционных материалов (определение его физико-механических свойств и структуры связующего и наполнителя) в программном комплексе конечно-элементного анализа для обеспечения прочностных характеристик материала при проектировании летательных аппаратов аэрокосмического назначения.
