Для цитирования:
Баженов В. Г., Линник Е. Ю., Нагорных Е. В., Самсонова Д. А. Численное моделирование процессов деформирования и потери устойчивости многослойных оболочек вращения при комбинированных квазистатических и динамических осесимметричных нагружениях с кручением // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. 2024. Т. 24, вып. 1. С. 14-27. DOI: 10.18500/1816-9791-2024-24-1-14-27, EDN: DFKLFV
Численное моделирование процессов деформирования и потери устойчивости многослойных оболочек вращения при комбинированных квазистатических и динамических осесимметричных нагружениях с кручением
Разработаны двумерная постановка и метод численного решения задач деформирования и потери устойчивости многослойных упругопластических оболочек вращения при квазистатических и динамических осесимметричных нагружениях с кручением. Определяющая система уравнений записывается в декартовой или цилиндрической системе координат. Моделирование процесса деформирования слоев оболочки осуществляется на основе гипотез механики сплошных сред или теории оболочек типа Тимошенко с учетом геометрических нелинейностей. Кинематические соотношения записываются в скоростях и формулируются в метрике актуального состояния. Упругопластические свойства оболочки описываются обобщенным законом Гука или теорией пластического течения с нелинейным изотропным упрочнением. Вариационные уравнения движения слоев оболочки выводятся из трехмерного уравнения баланса виртуальных мощностей работы механики сплошных сред с учетом принятых гипотез теории оболочек либо плоского деформированного состояния или обобщенной осесимметричной деформации с кручением. Моделирование контактного взаимодействия слоев оболочки основано на условии жесткой склейки или условии непроникания по нормали и проскальзывания по касательной. Для решения определяющей системы уравнений применяются конечно-разностный метод и явная схема интегрирования по времени типа «крест». Методика апробирована на задаче потери устойчивости трехслойной цилиндрической оболочки с упругопластическими несущими слоями из алюминиевого сплава Д16Т и упругим заполнителем при квазистатическом и динамическом нагружении гидростатическим давлением, линейно возрастающим во времени. Задача решалась в двух вариантах: все три слоя моделировались конечными элементами сплошной среды или несущие слои моделировались оболочечными элементами, а заполнитель — элементами сплошной среды. Результаты расчетов по двум моделям хорошо согласуются друг с другом по предельным давлениям и по формам потери устойчивости.
- Вольмир А. С. Устойчивость деформируемых систем. Москва : Наука, 1967. 984 с.
- Новожилов В. В. Теория тонких оболочек. Ленинград : Судпромгиз, 1962. 432 с.
- Голованов А. И., Тюленева О. Н., Шигабутдинов А. Ф. Метод конечных элементов в статике и динамике тонкостенных конструкций. Москва : Физматлит, 2006. 391 с. EDN: QJPXPV
- Паймушин В. Н. О формах потери устойчивости цилиндрической оболочки при внешнем боковом давлении // Прикладная математика и механика. 2016. Т. 80, № 1. С. 91–102. EDN: VXVUCH
- Паймушин В. Н. Соотношения теории тонких оболочек типа теории Тимошенко при произвольных перемещениях и деформациях // Прикладная механика и техническая физика. 2014. Т. 55, № 5 (327). С. 135–149. EDN: SUKBTV
- Dash A. P., Velmurugan R., Prasad M. S. R., Sikarwar R. S. Stability improvement of thin isotropic cylindrical shells with partially filled soft elastic core subjected to external pressure // Thin-Walled Structures, B. 2016. Vol. 98. P. 301–311. https://doi.org/10.1016/j.tws.2015.09.028
- Karam G. N., Gibson L. J. Elastic buckling of cylindrical shells with elastic cores—I. Analysis // International Journal of Solids and Structures. 1995. Vol. 32, iss. 8–9. P. 1259–1263. https://doi.org/10.1016/0020-7683(94)00147-O
- Карпов В. В., Бакусов П. А., Масленников А. М., Семенов А. А. Математические модели деформирования оболочечных конструкций и алгоритмы их исследования. Часть I. Модели деформирования оболочечных конструкций // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. 2023. Т. 23, вып. 3. С. 370–410. https://doi.org/10.18500/1816-9791-2023-23-3-370-410
- Бакулин В. Н. Послойный анализ напряженно-деформированного состояния трехслойных оболочек с вырезами // Известия Российской академии наук. Механика твердого тела. 2019. № 2. С. 111–125. https://doi.org/10.1134/S0572329919020028, EDN: JTXHAI
- Иванов В. А., Паймушин В. Н., Полякова Т. В. Исследование форм потери устойчивости ортотропной трехслойной цилиндрической оболочки при кручении // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. Серия: Механика. 2000. № 2 (2). С. 136–146. EDN: HYICZX
- Лаврентьев М. А., Ишлинский А. Ю. Динамические формы потери устойчивости упругих систем // Доклады Академии наук. 1949. Т. 64, № 6. С. 776–782.
- Farhat C., Wangc K. G., Main A., Kyriakides S., Lee L.-H., Ravi-Chandar K., Belytschko T. Dynamic implosion of underwater cylindrical shells: Experiments and Computations // International Journal of Solids and Structures. 2013. Vol. 50, iss. 19. P. 2943–2961. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2013.05.006
- Giezen J. J., Babcock C. D., Singer J. Plastic buckling of cylindrical shells under biaxial loading // Experimental Mechanics. 1990. Vol. 33. P. 337–343. https://doi.org/10.1007/BF02325990
- Carvelli V., Panzeri N., Poggi C. Buckling strength of GFRP under-water vehicles // Composites: Part B. 2001. Vol. 32. P. 89–101. https://doi.org/10.1016/S1359-8368(00)00063-9
- Ghazijahani T. G., Showkati H. Experiments on conical shell reducers under uniform external pressure // Journal of Constructional Steel Research. 2011. Vol. 67. P. 1506–1515. https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2011.03.024
- Артемьева А. А., Баженов В. Г., Казаков Д. А., Кибец А. И., Нагорных Е. В. О больших деформациях и предельных состояниях упругопластических оболочек вращения при комбинированных сложных нагружениях // Прикладная математика и механика. 2015. Т. 79, вып. 4. С. 558–570. EDN: UXGMOT
- Баженов В. Г., Зефиров С. В., Цветкова И. Н. Численное моделирование задач нестационарного контактного взаимодействия деформируемых конструкций // Прикладные проблемы прочности и пластичности. Численное моделирование физико-механических процессов : межвуз. сб. Вып. 52. Москва : Товарищество научных изданий КМК, 1995. С. 154–160.
- Ломунов В. К. Упруго-пластическое выпучивание гладких, составных и подкрепленных оболочек вращения при осевом ударе : дис. . . . канд. техн. наук. Горький, 1979.
- Ярцев В. П., Андрианов К. А., Иванов Д. В. Физико-механические и технологические основы применения пенополистирола при дополнительном утеплении зданий и сооружений. Тамбов : Изд-во ГОУ ВПО ТГТУ, 2010. 120 с. EDN: QNPCOT
- Плескачевский Ю. М., Леоненко Д. В. Анализ собственных частот трехслойных цилиндрических оболочек в упругой среде // Актуальные вопросы машиноведения. 2012. Т. 1. С. 244–246. EDN: YMDHKR
- Пастернак П. Л. Основы нового метода расчета фундаментов на упругом основании при помощи двух коэффициентов постели. Москва : Госстройиздат, 1954. 56 с.
- Баженов В. Г., Жегалов Д. В., Павленкова Е. В. Численное и экспериментальное исследование упругопластических процессов растяжения-кручения осесимметричных тел при больших деформациях // Известия Российской академии наук. Механика твердого тела. 2011. № 2. C. 57–66. EDN: NHLAKX
- Баженов В. Г., Нагорных Е. В., Самсонова Д. А. Исследование применимости модели основания Винклера для описания контактного взаимодействия упругопластических оболочек с заполнителем при внешнем давлении // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2020. № 4. С. 36–48. https://doi.org/10.15593/perm.mech/2020.4.04
- 717 просмотров