Численное моделирование напряженно-деформированного состояния керамической пластины при ударе

Рассмотрено ударное взаимодействие керамической толстостенной пластины со стальным сферическим ударником при его свободном падении. Динамическое напряженно-деформированное состояние определено с помощью нелинейной конечно-элементной расчетной модели с учетом переменной площади пятна контакта взаимодействующих тел. Разработанный подход позволяет определять критическое напряженно-деформированное состояние и характер откольного разрушения керамической пластины. Предлагаемая расчетная модель построена и апробирована в программном комплексе FEMAP-NASTRAN.
EDN: IVKYMI, https://elibrary/ivkymi

Литература

[1] Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. Москва, Физматлит, 2008. 656 с.

[2] Hu N., Zemba Y., Okabe T. et al. A new cohesive model for simulating delamination propagation in composite laminates under transverse loads. Mech. Mater., 2008, vol. 40, no. 11, pp. 920–935, doi: https://doi.org/10.1016/j.mechmat.2008.05.003

[3] Кирюшина В.В., Левшанов В.С., Фетисов В.С. и др. Оценка допустимого уровня прочности керамического материала при аттестации антенных обтекателей летательных аппаратов. Все материалы. Энциклопедический справочник, 2011, № 12, с. 27–31.

[4] Кирюшина В.В., Левшанов В.С., Фетисов В.С. и др. Оценка параметров распределения Вейбулла при анализе прочности керамических материалов для обтекателей. Механика композиционных материалов и конструкций, 2006, т. 12, № 1, с. 76–82.

[5] Lopresto V., Caprino G., Abrate S. et al. Damage mechanisms and energy absorption in composite laminates under low velocity impact loads. In: Dynamic failure of composite and sandwich structures. Springer, 2013, pp. 209–289, doi: https://doi.org/10.1007/978-94-007-5329-7_6

[6] Вшивков О.Ю., Рыбаков А.П., Ильин В.В. Откольная прочность материалов. Химическая физика, 2007, т. 26, № 2, с. 60–63.

[7] Кудинов В.В., Крылов И.К., Мамонов В.И. и др. Разрушение композиционных материалов при низкоскоростном ударе. Физика и химия обработки материалов, 2018, № 3, с. 66–71, doi: https://doi.org/10.30791/0015-3214-2018-3-66-71

[8] Richardson M.O.W., Wisheart M.J. Review of low-velocity impact properties of composite materials. Compos. Part A Appl. Sci. Manuf., 1996, vol. 29, no. 12, pp. 1123–1131, doi: https://doi.org/10.1016/1359-835X(96)00074-7

[9] Hinton M.J., Kaddour A.S. Maturity of 3D failure criteria for fiber-reinforced composites: comparison between theories and experiments: part B of WWFE-II. J. Compos. Mater., 2013, vol. 47, no. 6–7, pp. 925–966, doi: https://doi.org/10.1177/0021998313478710

[10] Беклемышева К.А., Васюков А.В., Ермаков А.С. и др. Численное моделирование динамических процессов при низкоскоростном ударе по композитной стрингерной панели. Математематическое моделирование, 2014, т. 26, № 9, с. 96–110.

[11] Беклемышева К.А., Петров И.Б. Моделирование разрушения гибридных композитов под действием низкоскоростного удара. Математическое моделирование, 2018, т. 30, № 11, с. 27–43.

[12] Балданов А.Б., Бохоева Л.А., Бочектуева А.С. Моделирование процессов деформирования и разрушения слоистых композиционных материалов при локальном ударе. Динамика систем, механизмов и машин, 2021, т. 9, № 1, с. 2–7, doi: https://doi.org/10.25206/2310-9793-9-1-2-7

[13] Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости. Москва, Наука, 1975. 576 с.

[14] Нахатакян Ф.Г. Механика контактного сближения упругих тел в задаче Герца. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2010, № 5, с. 48–56.

[15] Шитикова М.В. Удар жесткого шара по бесконечной пластинке Кирхгофа — Лява с учетом объемной и сдвиговой релаксации. Вестник Санкт-Петербургского университета. Математика. Механика. Астрономия, 2023, т. 10, № 1, с. 139–154, doi: https://doi.org/10.21638/spbu01.2023.112