Page 22 - дисертація

22

1.1.3. Розрахунки міцності композитів методами механіки руйнування.

Структура композиційних матеріалів містить дефекти різного роду,

які умовно можна розділити на три групи: мікродефекти – дефекти сумірні

або менші з армувальними елементами або віддалями між ними;

мінідефекти – сумірні з товщинами шарів чи характерними об’ємами

матеріалу і макродефекти – співмірні з товщиною композиту. Відповідно

до цього розрізняють три структурні рівні дослідження композитних

матеріалів: мікрорівень, коли беруться до уваги складові матеріалу;

мінірівень – матеріал розглядають як сукупність деяких об’ємів або шарів;

макрорівень – матеріал розглядають як однорідний з певними

ефективними (усередненими) характеристиками.

Проблема застосовності механіки руйнування до композитних

матеріалів складна і багатогранна, оскільки характеристики

тріщиностійкості таких матеріалів залежать від багатьох факторів: розриву

та витягування волокон, пластичної деформації або розтріскування

матриці, руйнування зв’язку волокно-матриця тощо.

Пружну та граничну рівновагу композитів з тріщинами, їх

тріщиностійкість досліджують переважно на макроструктурному рівні [17-

20]. Неоднорідний матеріал – композит замінюють однорідним матеріалом

із деякими ефективними пружними модулями. Такий підхід дозволяє

звести складну задачу для матеріалу з дискретною структурою до відносно

легкої у математичному відношенні задачі для однорідного анізотропного

тіла, пошкодженого тріщинами.

Сучасна механіка руйнування бере початок із широко відомої роботи

Гріффітса [21], енергетичний критерій якого дає можливість встановити

напруження  , що викликає для тріщини довжини 2l початок її росту
c

E
  , (1.23)
c
kl