Obrabotka Metallov 2014 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (62) 2014 73 ОБОРУДОВАНИЕ Т а б л и ц а 3 Коэффициенты потери прочности (по критериям) Вид нагружения Растяжение Сжатие Критерий Нуизмера Нуизмера Градиентный ЦН ЦЗ ЗН ЗЗ ЦН ЦЗ ЗН ЗЗ ЦН ЦЗ ЗН ЗЗ Тип 0,562 0,633 0,445 0,513 0,561 0,709 0,441 0,592 0,635 1,150 0,492 0,827 Квази- изотропная 0,555 0,653 0,439 0,496 0,555 0,689 0,435 0,614 0,701 1,120 0,549 0,852 Сдвиговая 0,591 0,732 0,459 0,671 0,561 0,650 0,514 0,625 0,797 1,023 0,670 0,841 Ожидать хорошего совпадения оценки проч- ности с помощью критерия Нуизмера в пред- положении одинакового для всех укладок ха- рактеристического расстояния нельзя, так как первоначально характеристическое расстояние введено как характеристика материала, а сле- довательно, должна быть получена для той или иной укладки экспериментально. В связи с этим можно рекомендовать уточненные в ходе экспе- риментального исследования значения характе- ристического расстояния для пакетов на основе указанного монослоя (табл. 4). Т а б л и ц а 4 Характеристическое расстояние l 0 по критерию Нуизмера, соответствующее эксперименту, для случая растяжения, мм Укладка ЦН ЦЗ ЗН ЗЗ Типовая 0,82 0,42 1,39 0,77 Квазиизотропная 0,80 0,39 1,32 0,98 Сдвиговая 3,16 1,55 3,3 1,32 Поскольку критерий Нуизмера при сжатии не всегда показывает согласующиеся с эксперимен- том результаты и в практике используется доста- точно редко, определять значения характерного расстояния для случая сжатия нецелесообразно. Оценка прочности образцов при сжатии на основе градиентного критерия в целом показыва- ет приемлемые результаты (см. табл. 3). Исключе- ние составляет случай зенкованного заполненного отверстия для сдвиговой укладки (погрешность ≈19 %), незаполненного и заполненного цилиндри- ческого отверстия для типовой укладки (погреш- ность ≈20 и 34 % соответственно) и зенкованного незаполненного отверстия в случае квазиизотроп- ной укладки (погрешность ≈ 21 %). Выводы 1. Результаты расчетной оценки прочности образцов при сжатии на основе критерия Нуиз- мера показывают, что использование данного критерия в большинстве случаев дает значитель- но заниженную прочность образцов и этот кри- терий не может быть рекомендован к использова- нию для данного вида нагружения (см. табл. 3). 2. Для оценки прочности образцов с концен- тратором напряжений среди исследованных кри- териев разрушения наиболее удачным является градиентный критерий, в особенности для кон- центраторов цилиндрического типа как с запол- ненным, так и незаполненным отверстием. Это имеет место для материалов с меньшим содер- жанием слоев 0° (квазиизотропная и сдвиговая укладки), а также для зенкованных отверстий для укладки типовая. 3. При использовании критерия Нуизмера при растяжении для обеспечения более точного результата (для предложенных материалов) сле- дует опираться на характерные расстояния, ука- занные в табл. 4. Список литературы 1. Tsai S.W., Wu E.M. A general theory of strength for anisotropic material // Journal of Composite Materials. – 1971. – Vol.5, pp.58–80. 2. Azzi V.D., Tsai S.W. Anisotropic strength of composites // Experimental mechanics. – 1965. – Vol.5, pp.283–288. 3. Norris C.B. Strength of orthotropic materials subjected to combined stresses // Forest products laboratory report. – 1962. – Report no.1816, pp.1–40. 4. Максименко В.Н., Олегин И.П . Теоретические основыметодов расчета прочности конструкций из ком- позитов. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. – 239 с.