Критерий Tsai-Wu применяется для определения запаса прочности композитных ортотропных оболочек.
Настоящий критерий учитывает суммарную энергию деформации (энергия формоизменения и энергию расширения) для прогнозирования разрушений. Данный критерий более полный, чем критерий разрушения Tsai-Hill, так как он различает пределы прочности на сжатие и растяжение.
Для состояния напряжения 2D (двухмерной) плоскости (σ3 = 0, τ13 =0, τ23 =0) критерий разрушения Tsai-Wu выражается следующим образом:
Коэффициенты Fij в ортотропном критерии разрушения Tsai-Wu связаны с параметрами прочности слоистого материала и определяются экспериментально. Они вычисляются по следующим формулам:
| XT
1
|
предел прочности слоистого материала при растяжении вдоль направления волокон |
| XC
1
|
предел прочности слоистого материала при сжатии вдоль направления волокон |
| XT
2
|
предел прочности слоистого материала при растяжении поперек направления волокон |
| XC
2
|
предел прочности слоистого материала при сжатии поперек направления волокон |
| XT
12
|
положительный предел прочности слоистого материала при сдвиге |
| XC
12
|
отрицательный предел прочности слоистого материала (решающая программа считает его равным положительному пределу прочности) |
Состояние напряжения слоистого материала, вычисляемое программой, описывается следующими компонентами: σ1, σ2 и τ12
| σ1
|
напряжение слоистого материала вдоль направления волокон |
| σ2
|
напряжение слоистого материала поперек направления волокон |
| τ12
|
Напряжение сдвига слоистого материала |
Направления составных слоистых материалов
Направление 1 относится к направлению волокон слоя.
Направление 2 относится к направлению поперек волокон по отношению к плоскости слоя.
Запас прочности
Программа сообщает коэффициент безопасности, на который следует умножить все компоненты напряжения слоистого материала, чтобы добиться условий разрушения слоистого материала, соответствующих сформулированному выше критерию Tsai-Wu. Коэффициент безопасности для разрушения слоистого материала вычисляется по формуле:
, где коэффициенты заданы следующим образом:
Если запас прочности больше 1,0, данный слоистый материал безопасен в отношении разрушения.
Критерий разрушения Tsai-Wu не прогнозирует различные формы разрушений, включая разрушение волокон, матрицы и волоконно-матричного сопряжения.