Применение модифицированного метода Кольского при испытании слоистых композитов на трехточечный изгиб

1.

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«Национальный исследовательский
Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»
(ННГУ)
Институт информационных технологий, математики и механики
Кафедра теоретической, компьютерной и экспериментальной механики
Направление подготовки: 01.03.03 «Механика и математическое моделирование»
Профиль подготовки: «Математическое моделирование и компьютерный инжиниринг»
ОТЧЕТ
по учебной (по получению первичных профессиональных умений и навыков) практике
на тему:
«Применение модифицированного метода Кольского при испытании
слоистых композитов на трехточечный изгиб»
Выполнил: студент группы
381804
Шимин Данила Александрович
Руководитель: доцент
Баландин Владимир Васильевич
Нижний Новгород
2022 г.

2.

Картина распространения волн РСГ при возбуждении одномерной упругой
волны сжатия в виде лагранжевой диаграммы.
Схема РСГ: 1 – ударник, 2 – нагружающий стержень, 3 и 6 – тензорезисторы, 4 –
образец, 5 – опорный стержень, 7 – демпфер

3.

Схема нагружения балки.

4.

Установка, реализующая трехточечный изгиб балки.

5.

1 образец
2 образец

6.

Разрушение образцов

7.

Перемещение центра балки, под действием нагружающего стержня
0,0025
Перемещение
Перемещение по съёмке
Перемещение, м
0,002
0,0015
0,001
0,0005
0
0,00E+00
5,00E-05
1,00E-04
Время, с
1,50E-04
2,00E-04

8.

Зависимость усилия от прогиба
2,50E+04
Усилие, Н
2,00E+04
1,50E+04
1,00E+04
5,00E+03
0,00E+00
0,00E+00
4,00E-04
8,00E-04
Прогиб, м
1,20E-03
1,60E-03

9.

Вдоль слоев образца
Усилие 1
Усилие 2
25000
20000
Усилие, Н
15000
10000
5000
0
0,00E+00
5,00E-05
1,00E-04
-5000
-10000
Время, с
1,50E-04
2,00E-04

10.

Основные формулы

11.

Модуль упругости при изгибе.
140
Модуль упругости при изгибе, ГПа
120
Поперек слоев
Вдоль слоев
100
80
60
40
20
0
10
15
20
Скорость удара, м/с
25

12.

Прочность на межслоевой сдвиг при
нагружении поперек слоев.
Прочность на межслоевой сдвиг, МПа
100
90
80
70
60
50
40
10
15
20
Скорость удара, м/с
25

13.

Прочность по нормальным напряжениям
при нагружении вдоль слоев.
Прочность по нормальным напряжениям,
ГПа
15
10
5
0
10
15
20
Скорость удара, м/с
25

14.

Выводы.
1.
На установке, реализующий динамический трехточечный изгиб (модифицированный метод Кольского)
проведено экспериментальное исследование динамического поведения композитного материала при
нагружении поперек и вдоль слоев.
2. Получены зависимости прогиба балки и усилия, действующего на балку от времени. Построены
зависимости действующего усилия от прогиба.
3. Проведен анализ выполнения условия равенства сил, действующих на балку со стороны мерных
стержней. Получено, что в процессе проведения нагружения образец находится в состоянии близком к
равновесию, что позволяет применять формулы статики для определения динамических характеристик
материала.
4.Обнаружено, что при нагружении поперек слоев композит разрушается от действия межслоевого сдвига, а
при нагружении вдоль слоев – от действия нормальных напряжений.
5. Определены значения модуля Юнга при изгибе, а также прочности на межслоевой сдвиг и по нормальным
напряжениям при различных направлениях нагружения.