Parametric identification of coefficients for a model of fatigue stiffness degradation of a composite material


Citar

Texto integral

Resumo

The problem of finding the fatigue characteristics of a composite material based on test results is considered. The results of endurance tests of unidirectional polymer composite materials with different initial stiffness, breaking stress and working cycle stress were used as the initial data. As a mathematical model of stiffness degradation, a nonlinear ordinary differential equation with five unknown parameters is used, reflecting characteristic changes in the properties of the material. It is required to find such parameter values that the solution of the differential equation should describe the available test results with sufficient accuracy. The solution procedure is reduced to the problem of optimizing the objective function, the value of which characterizes the achieved accuracy. As optimization methods, a method simulating the behavior of a flock of moths and a method of sequential reduction of the search set were used. A step-by-step algorithm for finding unknown model parameters is proposed, and numerical results of processing input data containing information on changing the elasticity modulus of the composite material in the course of applying load cycles are presented.

Sobre autores

A. Panteleev

Moscow Aviation Institute (National Research University)

Autor responsável pela correspondência
Email: avpanteleev@inbox.ru
ORCID ID: 0000-0003-2493-3617

Doctor of Science (Phys. & Math.), Professor, Head of the Department of Mathematics and Cybernetics, Institute of Computer Science and Applied Mathematics

Rússia

N. Turbin

Moscow Aviation Institute (National Research University)

Email: turbinnv@mai.ru
ORCID ID: 0000-0002-7264-0694

Leading Engineer, Advanced Engineering School

Rússia

I. Nadorov

Moscow Aviation Institute (National Research University)

Email: nnadorovivan@gmail.com
ORCID ID: 0009-0008-2085-2987

Undergraduate Student, Institute of Computer Science and Applied Mathematics

Rússia

N. Kononov

Moscow Aviation Institute (National Research University)

Email: nconon@gmail.com
ORCID ID: 0009-0002-2665-4785

Engineer, Advanced Engineering School

Rússia

Bibliografia

  1. Shokrieh M.M., Lessard L.B. Progressive fatigue damage modeling of composite materials, Part I: Modeling. Journal of Composite Materials. 2000. V. 34, Iss. 13. P. 1056-1080. doi: 10.1177/002199830003401301
  2. Van Paepegem W. Development and finite element implementation of a damage model for fatigue of fibre-reinforced polymers. Ghent University Architectural and Engineering Press, 2002. 395 p.
  3. Turbin N.V., Shelkov K.A. Numerical study of fatigue damage accumulation in composite wing panels of prospective supersonic transport aircraft. Aerospace Systems. 2023. V. 6. P. 481-490. doi: 10.1007/s42401-023-00200-1
  4. Shramko K.K., Kononov N.O., Lutoshkina A.E., Shadrinov A.V. Computational estimate of the initial damage effect on the fatigue strength of composite materials. Journal of Composites Science. 2023. V. 7, Iss. 10. doi: 10.3390/jcs7100438
  5. Brunbauer J., Arbeiter F., Stelzer S., Pinter G. Stiffness based fatigue characterisation of CFRP. Advanced Materials Research. 2014. V. 891-892. P. 166-171. doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMR.891-892.166' target='_blank'>www.scientific.net/AMR.891-892.166
  6. Panteleev A.V., Kudryavtseva I.A. Chislennye metody. Praktikum: ucheb. posobie [Numerical methods. Workshop]. Мoscow: INFRA-М Publ., 2017. 512 p.
  7. Kireev V.I., Panteleev A.V. Chislennye metody v primerakh i zadachakh [Numerical methods in examples and problems]. St. Petersburg: Lan' Publ., 2015. 448 p.
  8. Mirjalili S. Moth-flame optimization algorithm: A novel nature – inspired heuristic paradigm. Knowledge-Based Systems. 2015. V. 89. P. 228-249. doi: 10.1016/j.knosys.2015.07.006
  9. Panteleev A.V., Skavinskaya D.V. Metaevristicheskie strategii i algoritmy global'noy optimizatsii [Metaheuristic strategies and algorithms of global optimization]. Moscow: Factorial Publ., 2023. 564 p.
  10. Panteleev A.V., Karane M.M.S. Mul'tiagentnye i bioinspirirovannye metody optimizatsii tekhnicheskikh system [Multi-agent and bio-inspired optimization methods for optimizing technical systems]. Мoscow: Dobroe Slovo i Ko Publ., 2024. 336 p.
  11. Whitworth H.A. A stiffness degradation model for composite laminates under fatigue loading. Composite Structures. 1997. V. 40, Iss. 2. P. 95-101. doi: 10.1016/s0263-8223(97)00142-6
  12. Mirzaei A.H., Shokrieh M.M. Progressive fatigue damage modeling of laminated com-posites using strain-based failure criteria. Journal of Composite Materials. 2024. V. 58, Iss. 4. P. 519-531. doi: 10.1177/00219983241227098

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

Declaração de direitos autorais © VESTNIK of Samara University. Aerospace and Mechanical Engineering, 2024

Creative Commons License
Este artigo é disponível sob a Licença Creative Commons Atribuição–Compartilhalgual 4.0 Internacional.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».