Search academic texts

Information × Registration Number 0826U001117, PhD dissertation Status Доктор філософії Date popup.evolution o Title Damage and Failure of Reinforced Composites Author tao huang, popup.head Mykola I. Bobyr popup.opponent Oksana O. Mikosianchyk popup.opponent Svitlana O. Tarasovska popup.opponent Mikhailo Selivanov popup.review Oleksandr V. Gondlyah Description У дисертаційному дослідженні розв’язується актуальна науково-прикладна проблема моделювання та експериментального вивчення накопичення розсіяних пошкоджень в армованих композитах. Такі матеріали широко застосовуються в аерокосмічній техніці, енергетиці та високонавантажених конструкціях завдяки високій питомій міцності, питомому модулю та конструктивній адаптивності. Водночас у процесі експлуатації в них неминуче виникають мікротріщини матриці, руйнування волокон, зсувні пошкодження та міжшарове розшарування, що спричиняє поступову деградацію жорсткості й міцності та зрештою призводить до руйнування конструкції. Більшість наявних моделей недостатньо враховують кумулятивний ефект розсіяних пошкоджень, особливо на ранніх стадіях руйнування, що знижує точність прогнозування напружено-деформованого стану та моменту появи макротріщин. У роботі виконано системний теоретичний аналіз механічної поведінки армованих композитів з урахуванням їх анізотропії, структури ламінату, об’ємної частки волокон і міжфазних властивостей. Як теоретичну основу використано механіку суцільного пошкодження та положення незворотної термодинаміки. На базі функції вільної енергії побудовано термодинамічно узгоджену феноменологічну модель еволюції пошкоджень, у якій введено чотири змінні для опису основних механізмів деградації: пошкодження волокон, пошкодження матриці, зсувні пошкодження в площині шару та пошкодження міжшарового інтерфейсу. Модель описує стадії зародження, стабільного розвитку та прискореної еволюції пошкоджень. Додатково запропоновано критерій міцності армованих композитів, сформульований на основі граничного стану та вдосконаленого правила змішування. Експериментальна частина роботи спрямована на забезпечення ідентифікованості параметрів моделі та перевірку її придатності для практичного застосування. Розроблено систематичну програму статичних одноосьових випробувань на розтяг і циклів навантаження-розвантаження для зразків з різними схемами укладання. На основі експериментальних кривих напруження-деформації та методу нахилу гілки розвантаження визначено еквівалентні модулі пружності на різних етапах навантаження, що дало змогу кількісно описати деградацію жорсткості. Також отримано базові механічні характеристики матеріалу, необхідні для ідентифікації параметрів моделі. На основі експериментальних даних проведено ідентифікацію параметрів для різних механізмів пошкодження та виконано валідацію моделі шляхом зіставлення розрахункових і експериментальних результатів. Запропоновано вдосконалений гібридний підхід до визначення граничної міцності та ключових механічних параметрів армованих композитів з урахуванням об’ємної частки волокон, структури укладання та міжфазних ефектів. Це дало змогу підвищити обґрунтованість оцінювання несучої здатності та анізотропних граничних характеристик композитних матеріалів. Результати дослідження показали, що товщина шару 90° істотно впливає на швидкість накопичення матричних пошкоджень і момент виникнення макроскопічного руйнування. У ламінатах із шарами ±45° домінують зсувні пошкодження, які значною мірою визначають нелінійну деформаційну відповідь і зниження жорсткості на проміжних стадіях навантаження. Побудована модель продемонструвала добру узгодженість з експериментальними даними та дала змогу встановити взаємозв’язок і послідовність розвитку основних механізмів пошкодження — від початкової деградації жорсткості до остаточного руйнування ламінованих панелей. Отримані результати мають важливе теоретичне та практичне значення для прогнозування пошкоджуваності, оцінювання несучої здатності й забезпечення безпечного проєктування композитних конструкцій. Registration Date 2026-04-20 popup.nrat_date 2026-04-20 Close