Details

Целью данной работы является разработка виртуального испытательного стенда (ВИС) и методики моделирования композиционного материала в составе конструктивно-подобных образцов (КПО) при действии центробежной силы в целях валидации процессов статического и прогрессирующего разрушения материала в конструкциях быстровращающихся систем. Объект исследования: КПО диск и волчок из волокнистых полимерных композиционных материалов (ВПКМ). Методы исследования – аналитический и численный анализ напряженно-деформированного состояния (НДС) материала в КПО при воздействии центробежной силы. В ходе работы были выполнены следующие задачи: - проведен обзор теоретических основ, связанных с особенностями материала, элементов конструкции быстровращающихся систем и методов испытаний; - разработан план испытаний для определения свойств материала в стандартных образцах и КПО; - разработана архитектура ВИС, которая отражает взаимодействие отдельных модельных задач в соответствии с планом испытаний для валидации модели; - разработаны модели ВИС; - проведены процедуры верификации и валидации; - разработана документация, включающая паспорт стенда, образцов и модели материала; - исследована применимость методики в задаче проектирования. Актуальность работы заключается в обеспечении возможности расчетного обоснования КПО и программы-методики трудновыполнимых и дорогостоящих испытаний, а также возможности разработки комплексных методик проектирования изделия с использованием валидированной модели материала и методики моделирования.

Main aim of this study is to develop a virtual test bench (VTB) and a methodology for modeling composite material within structurally similar specimens (SSPs) under centrifugal force. This is intended to validate the processes of static and progressive failure of the material in high-speed rotating system structures. Object of research: SSP disk and spinning top made of fiber-reinforced polymer composite materials (FRPCMs). Research methods: Analytical and numerical analysis of the stress-strain state (SSS) of the material in SSPs under the influence of centrifugal force. The following tasks were completed during the work: - A review of theoretical foundations related to material characteristics, structural elements of high-speed rotating systems, and testing methods was conducted; - A test plan was developed to determine material properties in standard specimens and SSPs; - The architecture of the VTS was developed, reflecting the interaction of individual model problems in accordance with the test plan for model validation; - VTS models were developed; - Verification and validation procedures were performed; - Documentation was developed, including a passport for the bench, specimens, and material models; - The applicability of the methodology in the design task was investigated. The relevance of the work lies in enabling the computational justification of SSPs and the program-methodology for difficult and expensive tests, as well as the possibility of developing comprehensive product design methodologies using a validated material model and simulation methodology.