Аналитическое и экспериментальное исследование свободных колебаний разомкнутых оболочек из сплава Д19, несущих систему присоединенных масс

Авторы

Сысоев О. Е.^*, Добрышкин А. Ю.^**, Нейн С. Н.^***

Комсомольский-на-Амуре государственный университет, КнАГУ, 27, Комсомольск-на-Амуре, Хабаровский край, 681013, Россия

*e-mail: fks@knastu.ru
**e-mail: wwwartem21@mail.ru
***e-mail: nyeinsisnaing51@gmail.com

Аннотация

Тонкостенные цилиндрические разомкнутые оболочки из алюминиевых сплавов являются основой для изготовления корпусов и деталей летательных и космических аппаратов, которые испытывают различные динамические нагрузки. Циклические и вибрационные нагрузки вызывают вынужденные колебания оболочек, что в совокупности собственными колебаниями конструкций может вызывать явление резонанса и разрушения конструкций. Соответствие теоретических расчетов и реальное поведение конструкций из алюминиевых сплавов, это обеспечение их безаварийной работы. Проведены экспериментальные исследования по определению влияния системы присоединенных масс на собственные колебания пологих цилиндрических оболочек из алюминиевых сплавов, результаты которого были сопоставлены с теоретическими расчетами. Целью проведенного эксперимента является измерение свободных колебаний разомкнутой пологой цилиндрической оболочки при различных вариациях присоединенных масс. Колебания разомкнутой пологой тонкостенной цилиндрической оболочки, прямоугольной в плане измерялись с помощью индукционных акселерометров. Теоретический расчет оболочки производился на основании уравнений движения теории пологих оболочек, с использованием метода Бубнова-Галеркина. Найдено значительное расщепление изгибного частотного спектра, на которое влияют не только системы присоединенных масс, но и значения параметров волнообразования, зависящих от относительных геометрических размеров оболочки. Выявлено соответствие аналитических и экспериментальных данных, на примере разомкнутой оболочки из сплава Д19, что позволяет говорит о высоком качестве проведенного исследования. Показано качественное новое аналитическое решение задачи определения величины частоты колебаний оболочки, несущей систему присоединенных масс.

Ключевые слова

пологая оболочка, нелинейные колебания, модель устойчивости, присоединенная масса

Библиографический список

1. Серегин С.В., Сысоев О.Е. О влиянии площади контакта присоединенной массы на свободные колебания круговой цилиндрической оболочки // Материалы международной научно-практической конференции «Деформирование и разрушение композиционных материалов и конструкций», ИМАШ PAH, Москва, 10-13 ноября 2014, С. 22.

2. Серегин С.В., Сысоев О.Е. Свободные колебания тонкой круговой цилиндрической оболочки, ослабленной отверстием // Материалы международной научно-практической конференции «Живучесть и конструкционное материаловедение», 2014, ИМАШ PAH, Москва, 21-23октября 2014, С. 67.

3. Шевченко В.П., Власов О.И. Каиров В.А. Экспериментальные исследования собственных колебаний конструктивно неоднородных цилиндрических оболочек // Вісник Національного технічного університету України. 2013. № 2 (68). С. 122 – 127.

4. Соколов В.Г. Колебания, статическая и динамическая устойчивость трубопроводов большого диаметра: Дисс. ... доктора технических наук. Санкт-Петербург, 2011, 287 с.

5. Иванов Д.Н., Наумова Н.В., Сабанеев В.С., Товстик П.Е., Товстик Т.П. О спектре частот свободных колебаний мембран и пластин, находящихся в контакте с жидкостью // Вестник Санкт-Петербургского университета. 2016. Т. 3(61. № 1. С. 95 – 104.

6. Лекомцев С.В. Конечно-элементарные алгоритмы расчета собственных колебаний трехмерных оболочек // Вычислительная механика сплошных сред. 2012. Т. 5. № 2. С. 233 – 243.

7. Серегин С.В. Численное и аналитическое исследование свободных колебания круговых цилиндрических оболочек, несущих присоединенную массу, линейно распределенную вдоль образующей // Вычислительная механика сплошных сред. 2014. Т. 7. № 4. С. 378 – 384.
   

8. Сысоев О.Е, Добрышкин А.Ю., Нейн С.Н. Влияние присоединенной массы на вынужденные колебания разомкнутых оболочек // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. 2016. Т. 1. № 3 27). С. 110 – 116

9. Сысоев О.Е., Добрышкин А.Ю., Нейн С.Н., Кахоров К.К. Современные испытательные стенды для бесконтактного исследования свободных колебаний замкнутых и разомкнутых цилиндрических оболочек. // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. 2017. T. 1. № 1(29). С. 110 – 118.

10. Y. Qu, Y. Chen, X. Long, H. Hua, and G. Meng. Free and forced vibration analysis of uniform and stepped circular cylindrical shells using a domain decomposition method // Applied Acoustics, 2013, vol. 74, no. 3, pp. 425 – 439.

11. Y. Qu, H. Hua, and G. Meng. A domain decomposition approach for vibration analysis of isotropic and composite cylindrical shells with arbitrary boundaries // Composite Structures, 2013, vol. 95, pp. 307 – 321.

12. Y. Xing, B. Liu, and T. Xu. Exact solutions for free vibration of circular cylindrical shells with classical boundary conditions // International Journal of Mechanical Sciences, 2013, vol. 75, pp. 178 – 188.

13. M. Chen, K. Xie, W. Jia, and K. Xu. Free and forced vibration of ring-stiffened conical–cylindrical shells with arbitrary boundary conditions // Ocean Engineering, 2015, vol. 108, pp. 241 – 256.

14. H. Li, M. Zhu, Z. Xu, Z. Wang, and B. Wen. The influence on modal parameters of thin cylindrical shell under bolt looseness boundary // Shock and Vibration, 2016, vol. 2016, Article ID 4709257, 15 p.

15. Foster N., Fernández–Galiano L. Norman Foster in the 21st Century, AV Monografías, Artes Gráficas Palermo, 2013, pp. 163 – 164.

16. Eliseev V.V., Moskalets A.A., Oborin E.A. One-dimensional models in turbine blades dynamics // Lecture Notes in Mechanical Engineering, 2016, vol. 9, pp. 93 – 104.

17. Hautsch N., Okhrin O., Ristig A. Efficient iterative maximum likelihood estimation of highparameterized time series models, Berlin, Humboldt University, 2014, 34 p.

18. Белосточный Г.Н., Мыльцина О.А. Статическое и динамическое поведение пологих оболочек под действием быстропеременных температурно-силовых воздействий // Труды МАИ. 2015. № 82. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=58524

19. Кузнецова Е.Л., Тарлаковский Д.В., Федотенков Г.В., Медведский А.Л. Воздействие нестационарной распределенной нагрузки на поверхность упругого слоя // Труды МАИ. 2013. № 71. URL: http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=46621

20. Demin A.A., Golubeva T.N., Demina A.S. The program complex for research of fluctuations’ ranges of plates and shells in magnetic field // 11th Students’ Science Conference «Future Information technology solutions», Bedlewo, 3-6 October 2013, pp. 61 – 66.

Скачать статью