Исследование прочности пологих ортотропных оболочек из углепластика

Математика. Физика. Механика


Авторы

Карпов В. В.*, Семенов А. А.**, Холод Д. В.***

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, СПбГАСУ, 2-я Красноармейская ул.,4, Санкт-Петербург, 190005, Россия

*e-mail: vvkarpov@lan.spbgasu.ru
**e-mail: sw.semenov@gmail.com
***e-mail: darina_holod@mail.ru

Аннотация

Тонкостенные оболочки являются важнейшими элементами многих современных конструкций в различных областях техники. Быстрое развитие технологий создания композиционных материалов позволило использовать их уникальные свойства при создании оболочечных конструкций. Для расчета оболочек, выполненных из композиционных материалов, часто используется теория ортотропных оболочек. Возобновление интереса к исследованию таких конструкций вызвано не только появлением новых перспективных материалов, но и, прежде всего, развитием вычислительной техники, которая позволила применять достаточно точные, но трудоемкие численные методы и вычислительные алгоритмы, а также реалистичные и наглядные технологии визуализации результатов расчетов. Целью данной работы является исследование прочности тонких пологих ортотропных оболочек, а также анализ полученных результатов. Рассматриваются геометрически линейные варианты пологих ортотропных оболочек, находящихся под действием равномерно распределенной поперечной нагрузки и шарнирно-неподвижно закрепленных по контуру. Расчеты проводились для четырех видов углепластика. Приводятся графики «нагрузка — прогиб в центре», поля прогибов и компонент напряжений, а также их максимальные числовые значения.

Ключевые слова:

оболочка, ортотропия, углепластик, прочность, пологие оболочки

Библиографический список

  1. Пикуль В.В. К расчету устойчивости анизотропной цилиндрической оболочки прочного корпуса подводного аппарата // Вестник Дальневосточного государственного технического университета. 2009. № 2(2). С. 98–105.
  2. Кривошапко С.Н. О возможностях оболочечных сооружений в современной архитектуре и строительстве // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2013. № 1. С. 51–56.
  3. Tomás A., Martí P. Shape and size optimisation of concrete shells // Engineering Structures. 2010. No.32. P.1650—1658.
  4. Pimenta P.M., Wriggers P. New Trends in Thin Structures: Formulation, Optimization and Coupled Problems // CISM International Centre for Mechanical Sciences, Vol. 519. Springer, 2010. 228 p.
  5. Reddy J.N. Mechanics of laminated composite plates and shells: theory and analysis. 2nd ed. CRC Press, Boca Raton, FL, 2004. 856 p.
  6. Сухинин С.Н. Прикладные задачи устойчивости многослойных композитных оболочек. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010. 248 с.
  7. Carrera E., Brischetto S., Nali P. Plates and Shells for Smart Structures: Classical and Advanced Theories for Modeling and Analysis, First Edition. // John Wiley & Sons, Ltd., 2011. 322 p.
  8. Лехницкий С.Г. Анизотропные пластинки. М.: Физматлит, 1957. 463 с.
  9. Амбарцумян С.А. Теория анизотропных пластин. М.: Наука, 1987. 360 с.
  10. Рикардс Р.Б., Тетерс Г.А. Устойчивость оболочек из композитных материалов. Рига: Зинатне, 1974. 310 с.
  11. Qatu M.S., Sullivan R.W., Wang W. Recent research advances on the dynamic analysis of composite shells: 2000–2009 // Composite Structures. 2010. No.93. Pp.14—31.
  12. Maksimyuk V.A., Storozhuk E.A., Chernyshenko I.S. Variational finite-difference methods in linear and nonlinear problems of the deformation of metallic and composite shells (review) // International Applied Mechanics. 2012. Volume 48, Issue 6. Pp. 613–687. DOI: 10.1007/s10778-012-0544-8
  13. Болотин В.В., Москаленко В.Н. Пластины и оболочки из армированных материалов. Основные уравнения, количественные результаты. — Докл. научно-техн. конф. по итогам научно-исслед. работ МЭИ за 1966–67 гг., секция энергомаш. Москва, 1967.
  14. Maksimyuk V.A., Storozhuk E.A., Chernyshenko I.S. Nonlinear Deformation of Thin Isotropic and Orthotropic Shells of Revolution with Reinforced Holes and Rigid Inclusions // International Applied Mechanics. 2013. Volume 49, Issue 6. Pp. 685–692. DOI: 10.1007/s10778-013-0602-x
  15. Trach V.M. Stability of conical shells made of composites with one plane of elastic symmetry // International Applied Mechanics. 2007. Volume 43, Issue 6. Pp. 662–669. DOI: 10.1007/s10778-007-0065-z
  16. Lindgaard E., Lund E. A unified approach to nonlinear buckling optimization of composite structures // Computers & Structures. 2011. Vol. 89, issues 3–4. Pp. 357–370.
  17. Karpov V.V., Maslennikov A.M. Methods for Solving Non-Linear Tasks for Calculating Construction Structures // World Applied Sciences Journal, 23 (Problems of Architecture and Construction). 2013. Pp: 178–183. http://idosi.org/wasj/wasj23%28pac%2913/35.pdf DOI: 10.5829/idosi.wasj.2013.23.pac.90035
  18. Атисков А.Ю., Баранова Д.А., Карпов В.В., Москаленко Л.П., Семенов А.А. Компьютерные технологии расчета оболочек. СПб.: СПбГАСУ, 2012. - 184 с.
  19. Асеев А.В., Макаров А.А., Семенов А.А. Визуализация напряженно-деформированного состояния тонкостенных ребристых оболочек // Вестник гражданских инженеров. 2013. № 38(3). С. 226–232.
  20. Максимюк В.А., Чернышенко И.С. Смешанные функционалы в теории нелинейно-упругого деформирования оболочек // Прикладная механика. Киев, Т.40. 2004. № 11. С. 45–83.
  21. Карпов В.В., Семенов А.А. Математическая модель деформирования подкрепленных ортотропных оболочек вращения // Инженерно-строительный журнал. 2013. № 5. С. 100–106.
  22. Кузнецов Е.Б. Метод продолжения решения и наилучшая параметризация. М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2010. 160 с.
  23. Трушин С.И., Михайлов А.В. Устойчивость и бифуркации гибких пологих сетчатых оболочек // Вестник НИЦ Строительство. 2010. № 2. С. 150–158.
  24. Семенов А.А. Алгоритмы исследования прочности и устойчивости подкрепленных ортотропных оболочек // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2014. № 1.
  25. LinShell: linear calculation of shallow shells / Карпов В.В., Семенов А.А., Холод Д.В. // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2013660432, РФ от 06.11.2013 г.
  26. Смердов А.А., Буянов И.А., Чуднов И.В. Анализ оптимальных сочетаний требований к разрабатываемым углепластикам для крупногабаритных ракетно-космических конструкций // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2012. № 8. С. 70–77.
  27. Цепенников М.В., Повышев И.А., Сметанников О.Ю. Верификация численной методики расчета разрушения конструкций из композиционных материалов // Вестник ПНИПУ. Прикладная математика и механика. 2012. № 10. С. 225–241.

Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход