Научная школа ТГТУ
“Механика композиционных материалов и конструкций
при простом и сложном напряженных состояниях”
Руководитель: д. ф.-м. н., профессор Куликов Г.М.
Направления исследований:
- Исследование механизмов деформирования и разрушения
композиционных материалов и тонкостенных конструкций при
термосиловых и физико-химических воздействиях;
- Построение нелинейной пространственной теории многослойных
анизотропных оболочек, подверженных термосиловым и
электромагнитным воздействиям, на основе введенных Г.М.
Куликовым тензоров деформаций Грина-Лагранжа, точно
представляющих произвольно большие перемещения оболочки как
жесткого тела в локальных криволинейных координатах;
- Изучение влияния геометрической нелинейности и анизотропии на
поля напряжений и деформаций в многослойных композитных
оболочках, подверженных термосиловым и электромагнитным
воздействиям с учетом и без учета односторонних ограничений;
- Разработка физико-механических моделей прогнозирования
основных эксплуатационных параметров в композиционных материалах
при воздействии внешней среды.
На основе кинематической гипотезы Тимошенко и
гипотезы ломаной нормали получены принципиально новые
соотношения для тензора деформаций Грина-Лагранжа в
криволинейных координатах отсчетной поверхности, точно
представляющие большие перемещения оболочки как жесткого тела.
Путем использования этих деформационных соотношений построена
геометрически нелинейная дискретно- структурная теория
многослойных анизотропных оболочек при произвольно больших
перемещениях и поворотах. Выбор в качестве искомых функций
3(N+1) тангенциальных и поперечных перемещений лицевых
поверхностей оболочки и поверхностей раздела слоев (N - число
слоев) с использованием смешанного вариационного принципа
Ху-Васидзу является перспективным для контактных задач механики
тонкостенных композитных конструкций. Как частный случай
дискретно-структурной теории построена геометрически нелинейная
теория многослойных анизотропных оболочек типа Тимошенко.
Предложены инкрементальные теории оболочек, на основе которых
разработаны алгоритмы численного решения контактной задачи для
многослойной анизотропной оболочки, подверженной произвольно
большим поворотам и взаимодействующей с жесткими телами с учетом
и без учета трения в области контакта. Эти алгоритмы являются
новыми и оригинальными, так как ранее при решении данного класса
задач применялись трехмерные изопараметрические элементы в форме
метода перемещений. Использование геометрически точных смешанных
элементов многослойной оболочки с введенным распределением
напряжений и деформаций на основе деформационных соотношений,
точно представляющих произвольно большие перемещения оболочки
как жесткого тела, позволило построить эффективный билинейный
элемент свободный от сдвигового, мембранного и пуассоновского
запираний. Условия контакта с учетом трения в контактной области
введены в функционал Ху-Васидзу путем использования
модифицированного метода множителей Лагранжа с регуляризацией. В
рамках разработанного подхода исследовано влияние анизотропии,
геометрической нелинейности и трения в зоне контакта на
напряженно-деформированное состояние многослойных композитных
пластин и оболочек, подверженных произвольно большим поворотам и
взаимодействующих с жесткими телами.
На основе физико-механических исследований
многокомпонентных композитных материалов с использованием
утилизируемых промышленных отходов получены закономерности,
описывающие механизм разрушения и деформирования в широком
диапазоне заданных напряжений и температур, Установлены
аналитические зависимости, описывающие данные закономерности и
позволяющие прогнозировать работоспособность композитов в
реальных условиях эксплуатации. Повышение физико-механических
свойств композитов осуществляли путем физико-химической
модификации. Разработана технология модифицирования. Определены
основные физико-механические характеристики новых композитов
(прочность, твердость, долговечность, водостойкость).
Установлена связь структуры материала, и его состава с
механизмом разрушения новых композитных материалов. Проведены
экспериментальные исследования по выявлению влияния внешних
воздействий (климатических и циклических
температурно-влажностных, УФ-облучение, тепловое старение и
т.д.) на работоспособность композитных материалов. Это позволило
учесть влияние внешних воздействий
при прогнозировании работоспособности.
Результаты:
Опубликована монография и более 30 статей, в том числе в
рецензируемых журналах.
Получен патент (Решение о выдаче патента на изобретение от 30
октября 2007 г. Заявка №2007101043/04(001100)): Ярцев В.П.,
Киселева О.А., Лотц Н.С. Эпоксидно-древесная композиция с
отходами производства пенополистирола.
Получено свидетельство об официальной регистрации программы для
ЭВМ № 2007611939 от 14 мая 2007 г.: Куликов Г.М., Плотникова
С.В. TMS3D - программа расчета нелинейных композитных
тонкостенных конструкций в трехмерной постановке на основе
геометрически точных четырехузловых конечных элементов.
Выступления с докладами на 10 конференциях, в том числе на
международных.
