МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
УДК 539.374.002.62
М. А. К о м к о в, А. В. К о л г а н о в
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМОВАНИЯ
ОТВЕРСТИЙ В КОМПОЗИТНЫХ
КОНСТРУКЦИЯХ МЕТОДОМ
ПРОКАЛЫВАНИЯ НЕОТВЕРЖДЕННОГО
ПОЛИМЕРНО-ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛА
Рассмотрена модель прокола отверстий заостренным стержнем
— индентором неотвержденного композиционного материала с
продольно-поперечной схемой армирования. Под действием локаль-
ной нагрузки, нормальной к плоскости многослойного пакета, про-
исходят сдвиговые смещения нитей в каждом слое. Получены ана-
литические зависимости, позволяющие описать форму и протя-
женность нарушения регулярной структуры ортотропного мате-
риала, изменение коэффициента армирования и напряженное со-
стояние слоистого материала в районе проколотых отверстий.
Представлены результаты экспериментов по проколу цилиндриче-
ских отверстий в неотвержденных композиционных материалах.
При создании композитных изделий любого назначения возникает
необходимость сборки и соединения отдельных элементов конструк-
ции между собой. Широко применяются механические соединения
силовыми точками: болтами, штифтами, заклепками, иглами, которые
в комбинации с клеевыми соединениями дают хорошие результаты [1].
Локальные соединения характеризуются, с одной стороны, ограничен-
ной зоной контакта, а с другой стороны, — высоким уровнем напря-
жений в зоне соединения деталей.
Реализация механических соединений связана со сверлением от-
верстий в уже отвержденных композитных деталях, что приводит к пе-
ререзанию нитей и потери прочности при растяжении изделий, растре-
скиванию связующего и расслоению композиционного материала по
стенкам отверстий (кромочный эффект, [2]). При этом коэффициент
концентрации напряжений при растяжении стенки изделия в районе
просверленных отверстий составляет 3–4 единицы [2, 3].
Альтернативой просверленным отверстиям является формование
отверстий методом прокалывания в еще неотвержденном полимерно-
волокнистом материале. Хотя в процессе формования отверстия с по-
мощью заостренного стержня — индентора — происходит раздвигание
нитей и нарушение регулярной структуры материала изделия, однако,
силовое поле армирующих волокон в этом случае не прерывается, а
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2007. № 3 33
