1. Podstawowe informacje o kompozytach. Macierz sztywności. Jak się określa moduł Younga dla płyty kompozytowej – opisać.

Kompozyt to połączenie materiałów, którego właściwości istotnie różnią się od właściwości poszczególnych składników. Materiał ortotropowy, opisują następujące wielkości: E1, E2, E3, G12, G13, G23, v12, v13, v23. Znając te wartości można wyznaczyć macierz sztywności kompozytu. Są to parametry wyznaczane doświadczalnie. Różnica między materiałem izotropowym a ortotropowym polega na braku związku między modułami Younga Ei i modułami Kirchhoffa Gij w materiale ortotropowym.

W próbach wytrzymałościowych mierzy się odkształcenia postaciowe w trzech wzajemnie prostopadłych płaszczyznach głównych materiału, są to próby rozciągania z których otrzymujemy Moduły Younga i liczby Poissona.

Moduły Kirchhoffa wyznaczamy w oparciu o pomiary pośrednie (nie da się bezpośrednio zmierzyć odkształceń postaciowych) wydłużenia względnego w trzech kierunkach na każdej z 3 płaszczyzn głównych ortotropowych (wykorzystujemy tensometry). Obciążenie wywołuje stan czystego ścinania. Dalej korzystając z kilku zależności otrzymujemy moduł Kirchhoffa.

Ze względu na fakt, że materiały ortotropowe stosowane są jako cienkie warstwy laminatów istotne są dla nich obciążenia i odkształcenia w płaszczyźnie np.(x1,x2), często podaje się wyłącznie dwa moduły Younga oraz jedną liczbę Poissona i jeden moduł Kirchhoffa.

2. Konstrukcje cienkościenne, podstawowe elementy nośne, podział, rola i zastosowanie.

Konstrukcja cienkościenna – zespół złożony ze szkieletu i pokrycia. Szkielet składa się z pasów wzdłużnych (podłużnice) i elementów poprzecznych (wręgi, żebra), tworzących ruszt płaski lub przestrzenny. Połączenia elementów rusztu traktowane są, jako idealne przeguby płaskie pozwalające na zmianę kąta w płaszczyźnie rusztu.

Konstrukcja skorupowa – jest to taka konstrukcja cienkościenna, w której pokrycie pracuje w stanie zgięciowym – przenosi zarówno naprężenia normalne i styczne do przekroju, jak i obciążenia zginające. Jej cechy charakterystyczne to:

• duża grubość elementów pokrycia (jak na konstrukcje cienkościenne),

• stosunkowo rzadka struktura szkieletu,

• niedopuszczalna (poza szczególnymi przypadkami) jest lokalna utrata stateczności pokrycia w trakcie pracy konstrukcji;

Konstrukcja półskorupowa – jest to taka konstrukcja cienkościenna, w której elementy pokrycia są bardzo cienkie i w związku z tym dopuszcza się lokalną utratę stateczności pokrycia w zakresie sprężystym, podczas pracy konstrukcji dla obciążeń nieprzekraczających obciążeń maksymalnych eksploatacyjnych ze względu na małą grubość – elementy pokrycia pracują raczej w stanie błonowym niż zgięciowym, a momenty gnące i lokalne zginanie przejmowane jest przez elementy szkieletu (naprężenia od zginania w elementach pokrycia są bardzo małe i zazwyczaj nie przekraczają 5% [38, 39]). Cechy charakterystyczne to:

• mała grubość elementów pokrycia,

• stosunkowo gęsta struktura szkieletu,

• dopuszczona jest lokalna utrata stateczności pokrycia w zakresie sprężystym;

3. Wprowadzenie i rozprowadzenie sił skupionych w konstrukcjach cienkościennych.

W konstrukcjach cienkościennych siły skupione wprowadza się poprzez wręgi, ze względu na to, że są to elementy szkieletu. Następnie siła z wręg przenoszona jest na podłużnice, a z podłużnic na pokrycie oraz pozostałe wręgi.

4. Rodzaje połączeń w konstrukcjach cienkościennych.

W konstrukcjach cienkościennych stosuje się połączenia śrubowe, nitowe, spawanie, zgrzewanie
i klejenie.

5. Łączenie różnego rodzaju zespołów konstrukcji nośnych.

Gdybyśmy chcieli połączyć konstrukcję cienkościenną z np. przestrzenną ramą rurową, to konstrukcja cienkościenna powinna zakończona być wręgą o większej grubości, niż pozostałe elementy struktury, do której przykręcona może zostać rama rurowa.

6. Zagadnienie skręcania profili niekołowych otwartych i zamkniętych, w tym wieloobwodowych.

Profile skręcane powinny być zamknięte, ze względu na to, że kąt skrętu w takich profilach może być nawet kilkaset razy mniejszy, niż w profilach otwartych.

Wzory:

Profil otwarty $\tau = \frac{{3*M}_{s}}{s*\delta^{2}}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \Theta = \frac{{3*M}_{s}}{G*s*\delta^{2}}$

Profil zamknięty $\tau = \frac{M_{s}}{2*A*\delta}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \Theta = \frac{M_{s}}{4*A^{2}*\delta^{3}}*\Sigma\ (\frac{s_{i}}{\delta_{i}})$

Wydatek sił tnących powinien być stały: τ₁ * δ₁ = const

W przypadku profili wieloobwodowych, moment skręcający równy jest sumie momentów działających na każdą gałąź. Kąt skrętu wyliczamy ze wzoru jak dla profili otwartych.