<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Vestnik of Don State Technical University</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Vestnik of Don State Technical University</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Вестник Донского государственного технического университета</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">1992-5980</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">573</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.12737/1287</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Технические науки</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>Technical sciences</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Технические науки</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">Finite element modeling of composite material fatigue strength</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Конечноэлементное моделирование усталостной прочности композитного материала</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Зиборов</surname>
       <given-names>Евгений Николаевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Ziborov</surname>
       <given-names>Evgeniy Николаевич</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>ziboroven@gmail.com</email>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Соловьёв</surname>
       <given-names>Аркадий Николаевич</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Solovev</surname>
       <given-names>Arkadiy Николаевич</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>soloviev@math.rsu.ru</email>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2013-10-15T00:00:00+04:00">
    <day>15</day>
    <month>10</month>
    <year>2013</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2013-10-15T00:00:00+04:00">
    <day>15</day>
    <month>10</month>
    <year>2013</year>
   </pub-date>
   <volume>13</volume>
   <issue>5</issue>
   <fpage>104</fpage>
   <lpage>109</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://naukaru.ru/en/nauka/article/573/view">https://naukaru.ru/en/nauka/article/573/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Расчёт на усталость играет важную роль при проектировании работающих под действием переменной нагрузки деталей и узлов из композитных материалов. Рассматривается конечноэлементное моделирование представительного объёма материала, находящегося в напряжённо деформируемом состоянии, соответствующем эксплуатационным условиям. На этом основана методика расчёта полимеркомпозитов на многоцикловую усталость. В работе проведены расчёты. Исследуется однонаправленный армированный композиционный материал, полученный термическим отверждением эпоксидного связующего, усиленного стекловолокном. Механические свойства материалов такого рода (в том числе усталостная долговечность) в весьма значительной степени зависят от технологии изготовления. В работе приведён расчёт, позволяющий оценить изменение прочностных свойств на усталостную долговечность при нарушении технологических требований к процентному содержанию компонентов композита.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>Fatigue calculation is of primary importance when designing parts and assemblies made of composite materials to operate under the variable load. The finite element modeling of the representative bulk in the stress-strain state conforming to the operation conditions is considered. The calculation methods of polymer composites high-cycle fatigue is based on it. The calculations are carried out in the paper. The unidirectional reinforced composite obtained through thermal curing of the glass-reinforced epoxide is studied. Mechanical properties of such materials (including fatigue life) to quite a great extent depend on the manufacturing technology. The calculation permitting to estimate changing strength properties for fatigue life under the breach of the technology requirements to the composite components percent is resulted.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>композитный материал</kwd>
    <kwd>многоцикловая усталость</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>composite</kwd>
    <kwd>high-cycle fatigue</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>ВведениеПрочностные и жёсткостные свойства несущих элементов из полимеркомпозитных материалов в процессе эксплуатации снижаются до опасных значений. Прогноз ресурса таких элементов имеет большое практическое значение. Однако в настоящее время данная проблема не решена. Изменение прочностных и жёсткостных характеристик полимеркомпозитных лонжеронов несущего винта вертолёта связано с несколькими факторами: циклические нагрузки, воздействие окружающей среды (например, эксплуатация в условиях высокой влажности [1]) и др.В работах, посвящённых этой теме, описываются результаты построения кривых усталости на основе экспериментов [2, 3] и моделирования этих свойств — например, конечноэлементного [3, 4]. Современные конечноэлементные программные комплексы позволяют проводить расчёты на усталостную прочность конструкций. При этом усталостные свойства составляющих их материалов должны быть известны. Однако иногда соответствующая информация о компонентах композитов отсутствует, поэтому требуются либо дополнительные эксперименты, либо решение обратных задач для идентификации этих свойств на основе кривых усталости композита. Отдельной проблемой является моделирование интерфейсных слоёв между матрицей и армирующим волокном [5, 6], особенно при наличии повреждений.В работе рассматривается композиционный материал, усиленный однонаправленными нитями. В ANSYS Workbench с помощью выделения представительного объёма материала рассчитывается усталостная прочность. Проведены две серии расчётов. Первая — для модельного материала, вторая — для полимеркомпозита, полученного термическим отверждением эпоксидного связующего, усиленного стекловолокном. Диапазон напряжений выбран с учётом характерных нагрузок на лонжерон лопасти несущего винта вертолёта. Получены зависимости числа циклов безотказной работы от интенсивности нагрузки.</p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Kim Hyo Jin. Effect of water absorption fatigue on mechanical properties of sisal textilereinforced composites / Kim Hyo Jin, Seo Do Won // International Journal of Fatigue. - 2006. - № 28. - P. 1307-1314.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kim Hyo Jin. Effect of water absorption fatigue on mechanical properties of sisal textilereinforced composites / Kim Hyo Jin, Seo Do Won // International Journal of Fatigue. - 2006. - № 28. - P. 1307-1314.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Bathias, C. An engineering point of view about fatigue of polymer matrix composite materials / C. Bathias // International Journal of Fatigue. - 2006. - № 28. - P. 1094-1099.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Bathias, C. An engineering point of view about fatigue of polymer matrix composite materials / C. Bathias // International Journal of Fatigue. - 2006. - № 28. - P. 1094-1099.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Paepegem, W. van. Finite element approach for modelling fatigue damage in fibre-reinforced composite materials / W. van Paepegem, J. Degrieck, P. De Baets // Composites. - 2001. - Part B, no. 32. - Pp. 575-588.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Paepegem, W. van. Finite element approach for modelling fatigue damage in fibre-reinforced composite materials / W. van Paepegem, J. Degrieck, P. De Baets // Composites. - 2001. - Part B, no. 32. - Pp. 575-588.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Sekine, H. Numerical simulation study of fatigue crack growth behavior of cracked aluminum panels repaired with a FRP composite patch using combined BEM/FEM / H. Sekine, B. Yan, T. Yasuho // Engineering Fracture Mechanics. - 2005. - № 72. - P. 2549-2563.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Sekine, H. Numerical simulation study of fatigue crack growth behavior of cracked aluminum panels repaired with a FRP composite patch using combined BEM/FEM / H. Sekine, B. Yan, T. Yasuho // Engineering Fracture Mechanics. - 2005. - № 72. - P. 2549-2563.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Buryan, O.-K. Modeling of the interphase of polymer-matrix composites: determination of its structure and mechanical properties / O.-K. Buryan, V. U. Novikov // Mechanics of Composite Materials. - 2002. - Vol. 38, № 3. - P. 187-198.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Buryan, O.-K. Modeling of the interphase of polymer-matrix composites: determination of its structure and mechanical properties / O.-K. Buryan, V. U. Novikov // Mechanics of Composite Materials. - 2002. - Vol. 38, № 3. - P. 187-198.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Alvarez, V.-A. Dynamic mechanical properties and interphase fiber/matrix evaluation of unidirectional glass fiber/epoxy composites / V.-A. Alvarez, M.-E. Valdez, A. Vázquez // Polymer Testing. - 2003. - № 22. - P. 611-615.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Alvarez, V.-A. Dynamic mechanical properties and interphase fiber/matrix evaluation of unidirectional glass fiber/epoxy composites / V.-A. Alvarez, M.-E. Valdez, A. Vázquez // Polymer Testing. - 2003. - № 22. - P. 611-615.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Новацкий, В. Теория упругости / В. Новацкий. - Москва : Мир, 1975. - С. 106-110.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Novatskiy, V. Teoriya uprugosti / V. Novatskiy. - Moskva : Mir, 1975. - S. 106-110.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Gran, S. A Course in Ocean Engineering [Электронный ресурс] / S. Gran. - Режим доступа : http://www.dnv.no/ocean/course.htm (дата обращения: 21.03.13).</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Gran, S. A Course in Ocean Engineering [Elektronnyy resurs] / S. Gran. - Rezhim dostupa : http://www.dnv.no/ocean/course.htm (data obrashcheniya: 21.03.13).</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Чигарев А. В., Кравчук А. С., Смалюк А. Я. ANSYS для инженеров : справоч. Пособие / А. В. Чигарев, А. С. Кравчук, А. Ф. Смалюк. - Москва : Машиностроение-1, 2004. - 512 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Chigarev A. V., Kravchuk A. S., Smalyuk A. Ya. ANSYS dlya inzhenerov : spravoch. Posobie / A. V. Chigarev, A. S. Kravchuk, A. F. Smalyuk. - Moskva : Mashinostroenie-1, 2004. - 512 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
