УДК 539.3

 

DOI 10.24411/1683-805X-2020-11008

В статье изучено распределение тепловых напряжений вокруг квазитреугольного отверстия в симметричном слоистом композите, состоящем из слоев различных композиционных материалов. На основе решения двумерной задачи термоупругости для стационарного случая в рамках метода комплексных переменных аналитически исследовано поведение композита под воздействием однородного теплового потока. Аналитическое решение получено путем преобразования решения Лехницкого с использованием классической теории слоистых пластин и функции конформного отображения. Изучено влияние ряда параметров на распределение тепловых напряжений вокруг отверстия, включая ориентацию отверстия, степень закругления углов и соотношение сторон отверстия, угол теплового потока, последовательность укладки, а также материал слоев. Результаты приведены для различных последовательностей укладки [45°/–45°]_s и [0°/90°]_s. Найденное аналитическое решение показывает хорошее соответствие с результатами, полученными методом конечных элементов.

Ключевые слова: метод комплексных переменных, квазитреугольное отверстие, симметричный слоистый композит, тепловое напряжение, последовательность укладки слоев

 

Analytical thermal stress analysis of perforated symmetric composite laminates containing a quasi-triangular hole

In this study, the thermal stress distribution surrounding a quasi-triangular hole within a symmetric composite laminate made of various composite materials was investigated. A composite laminate exposed to uniform heat flux was analyzed using the complex variable method as a thermo-elastic two-dimensional problem under a steady state condition. The analytical solution was achieved with the development of the Lekhnitskii’s solution and using the classical laminated plate theory and a conformal mapping function. The influence of important parameters on thermal stress distribution surrounding a hole such as the hole orientation, bluntness and aspect ratio, the heat flux angle and the laminate stacking sequence and material was studied. The results were achieved for different stacking sequences of [45°/–45°]_s and [0°/90°]_s. The analytical solution in this study was well validated against the finite element results.

Keywords: complex variable method, quasi-triangular hole, symmetric laminated composite, thermal stress, stacking sequence

 

M.H. Bayati Chaleshtari, H. Khoramishad, F. Berto  Аналитический анализ тепловых напряжений в перфорированном симметричном слоистом композите с квазитреугольным отверстием // Физ. мезомех. - 2020. - Т. 23. - № 1. - С. 86-103