О равнопрочных и равнонапряженных структурах композиционных материалов

Abstract

Проанализирован ряд имеющихся решений в области проектирования композитных конструкций. Рассмотрена в общей постановке задача о прочности тонкостенных конструкций из ортотропных слоистых композиционных материалов, находящихся в условиях плоского напряженного состояния. Для расчета напряженно-деформированного состояния композита сформулированы три новых структурных параметра пакета: два интегральных и один послойный. Показано, что независимо от используемого критерия прочности количество равнопрочных или равно-напряженных слоев в пакете не превышает четырех.

Проаналізовано низку існуючих розв'язків в області проектування композитних конструкцій. Розглянуто у загальній постановці задачу про міцність тонкостінних конструкцій з ортотропних шаруватих композиційних матеріалів, які знаходяться в умовах плоского напруженого стану. Для розрахунку напружено-деформованого стану композита сформульовано три нових структурних параметра пакета: два інтегральних і один пошаровий. Показано, що незалежно від критерію міцності, що використовується у розрахунку, кількість однаково міцних або однаково навантажених шарів у пакеті не перевищує чотирьох.

A number of available solutions for composite laminate optimization was analyzed. The general statement of strength problem is considered for thin-walled composite structures with orthotropic lay-ups under in-plane loading. Three new laminate parameters are introduced for stress-strain state definition: two general and one for every ply. It is shown that there are no more than four plies with equal stress-strain state and so, equal strength, regardless of applied lamina failure criteria.