Разработка методики повышения прочности тонкостенных элементов конструкций из композиционных материалов с дефектами типа расслоения

Объект исследования - сжатые тонкостенные элементы конструкций из слоистых композиционных материалов с дефектами типа расслоения. Цель исследования - повышение прочности тонкостенных элементов конструкций из слоистых композиционных материалов с межслойными дефектами на основе проведения экспериментальных исследований и математического моделирования с использованием разработанных уточненных расчетных методик. Практическая значимость исследования заключается в возможности использования новых экспериментальных данных о рациональном процентном содержании нанодобавок, ориентации волокон, размерах допустимых технологических дефектов в многослойных композиционных материалах в научно-исследовательских институтах и конструкторских бюро при проектировании авиационных конструкций из новых материалов с требуемым комплексом физико-механических свойств. Научная новизна работы состоит в проведении цикла испытаний на сжатие тонкостенных многослойных пластинчатых, кольцевых и полукольцевых образцов со сквозными межслойными дефектами и получении новых опытных данных по прочности таких элементов при сжатии; в создании методики введения нанодисперсных порошков (диоксид кремния) с различной массовой концентрацией (от 0,1% масс. до 0,5% масс.) в полимерную матрицу композита для исследования их влияния на прочность композитных тонкостенных элементов конструкций с трещиноподобными дефектами; в разработке аналитической методики определения критической силы сжатой слоистой пластины с расслоением с учетом различия упругих свойств ортотропного материала на основном, дефектном и отслоившемся участке; в создании основанной на решении задачи механики разрушения с использованием понятия J-интеграла аналитической методики вычисления разрушающей силы для сжатой многослойной пластины с дефектом типа расслоение; в разработке методики численного расчета критической и разрушающей нагрузок для сжатых пластинчатых, кольцевых и полукольцевых тонкостенных элементов композитных конструкций с расслоением с учетом последовательности укладки слоев и ориентации волокон. Результаты исследования внедрены в учебный процесс МГТУ им. Н.Э. Баумана, в производственный процесс ЗАО «Улан-Удэнский лопастной завод». Область применения результатов исследования - расчет на прочность тонкостенных элементов конструкций из композиционных материалов с дефектами типа расслоения.