Масштабные эффекты в резьбовых деталях из пространственно-армированных углерод-углеродных композиционных материалов

Приведены результаты исследования оценки влияния масштабных эффектов прочности и жесткости в современных пространственно-армированных углерод-углеродных композиционных материалах на несущую способность выполненных из них изделий. Эти материалы широко применяют в технике, работающей в экстремальных условиях одновременного нагружения силовыми и температурными факторами. При проектировании таких изделий необходимо знать степень влияния поврежденного при механической обработке каркаса на наблюдаемые свойства используемого материала, в том числе на размеры, при которых необходимо учитывать уменьшение прочности и жесткости, и величину, на которую возможно снижение рассматриваемых свойств.

Литература

[1] Guan Z., Mu J., Su F. et al. Pull-through mechanical behavior of composite fastener threads. Appl. Compos. Mater., 2015, vol. 22, no. 3, pp. 251–267, doi: https://doi.org/10.1007/s10443-014-9404-5

[2] Zhang Y., Zhou Z., Tan Z. Compression shear properties of Bonded–Bolted hybrid single-lap joints of C/C Composites at high temperature. Appl. Sci., 2020, vol. 10, no. 3, art. 1054, doi: https://doi.org/10.3390/app10031054

[3] Kushwaha J., Kumar V.P., Sinnur K.H. Development and evaluation of carbon-carbon threaded fasteners for high temperature applications. Def. Sci. J., 2012, vol. 62, no. 5, pp. 348–355.

[4] Zhang Y., Zhou Z., Pan S. et al. Comparison on failure behavior of three-dimensional woven carbon/carbon composites joints subjected to out-of-plane loading at room and high temperature. Compos. Commun., 2021, vol. 23, art. 100567, doi: https://doi.org/10.1016/j.coco.2020.100567

[5] Zhang Y., Zhou Z., Pan S. et al. Comparison of failure modes and damage mechanisms of CFRP and C/C composite joints under out-of-plane loading. Mech. Adv. Mater. Struct., 2022, vol. 29, no. 4, pp. 623–632, doi: https://doi.org/10.1080/15376494.2020.1783404

[6] Liu F., Guan Z., Bian T. Damage model for predicting shear strength of carbon/carbon composite fastener based on post-failure behavior. Compos. Struct., 2019, vol. 221, art. 110864, doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2019.04.036

[7] Пономарев К.А., Магнитский И.В. Исследование масштабного фактора и особенностей нелинейного деформирования при сжатии пространственно армированного углерод — углеродного композиционного материала. Ключевые тренды в композитах: наука и технологии. Сб. мат. Межд. науч.-практ. конф. Москва, Диона, 2019, с. 605–611.

[8] Тарнопольский Ю.М., Жигун И.Г., Поляков В.А. Пространственно-армированные композиционные материалы. Москва, Машиностроение, 1987. 224 с.

[9] Бушуев Ю.Г., Персин М.И., Соколов В.А. Углерод — углеродные композиционные материалы. Москва, Металлургия, 1994. 128 с.

[10] Захаров М.Н., Любченко М.А., Магнитский И.В. Критерий разрушения резьбовых соединений деталей из композитных материалов. Вестник машиностроения, 2018, № 12, с. 3–6.

[11] Магнитский И.В. Структурный критерий прочности пространственно-армированных углерод-углеродных композиционных материалов. Вестник ПНИПУ. Механика, 2020, № 3, с. 49–59, doi: https://doi.org/10.15593/perm.mech/2020.3.06

[12] Магнитский И.В., Пономарев К.А., Миронихин А.Н. и др. К вопросу о численном моделировании упругих свойств композиционных материалов с учетом схемы армирования. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012, № 8, doi: http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2012-8-455

[13] Гольденблат И.И., ред. Пластинки и оболочки из стеклопластиков. Москва, Высшая школа, 1970. 408 с.

[14] Любченко М.А., Чжан А.Л. К вопросу оптимизации параметров метрической резьбы на углерод-углеродном композиционном материале. Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение, 2021, т. 23, № 4, с. 40–48.