Моделирование динамического изгиба жесткопластической армированной слоистой криволинейной пластины с закрепленным круглым отверстием при взрывных нагрузках
Автор: Романова Т.П.
Статья в выпуске: 3, 2017 года.
Бесплатный доступ
Разработан общий метод расчета динамического поведения жесткопластических гибридных слоистых композитных пластин с произвольным кусочно-гладким свободным внешним контуром и с круглым внутренним отверстием, шарнирно опертым или защемленным. На пластины действует равномерно распределенная по поверхности кратковременная динамическая нагрузка высокой интенсивности взрывного типа. Пластины являются гибридными слоисто-волокнистыми с распределением слоев симметрично относительно срединной поверхности. В каждом слое находятся армирующие волокна, расположенные по радиальным, окружным и угловым направлениям. Используется структурная модель армированного слоя с одномерным напряженным состоянием в волокнах. Рассмотрены разные схемы деформирования пластин. При нагрузках, незначительно превышающих предельные значения, пластины деформируются в форме линейчатых поверхностей, вращаясь вокруг опорного контура. При больших амплитудах нагрузки во внутренней области пластин может образовываться пластический шарнир в форме окружности. На основе принципа виртуальной мощности в сочетании с принципом Даламбера для каждого из механизмов движения получены уравнения, описывающие динамическое деформирование пластин, и определены условия их реализации. Получены аналитические выражения для оценки предельных нагрузок, времени деформирования и остаточных прогибов пластин. Приведены примеры численных решений для квадратной пластины с круглым закрепленным отверстием и для кольцевой пластины. Показано, что изменение параметров армирования существенно влияет как на несущую способность пластин, так и на остаточные прогибы. Предложенные решения могут быть использованы при проектировании армированных металлокомпозитных криволинейных плоских элементов конструкций с закрепленным круглым отверстием.
Жесткопластическая модель, слоисто-волокнистая структура, криволинейный контур, закрепленное отверстие, динамическая нагрузка, предельная нагрузка, остаточный прогиб
Короткий адрес: https://sciup.org/146211687
IDR: 146211687 | DOI: 10.15593/perm.mech/2017.3.10
Список литературы Моделирование динамического изгиба жесткопластической армированной слоистой криволинейной пластины с закрепленным круглым отверстием при взрывных нагрузках
- Review of advanced Composite Structures for naval ships and submarines/A.P. Mouritz, E. Gellert, P. Burchill, K. Challis//Composite Structures. -2001. -Vol. 53. -No. 1. -P. 21-42 DOI: 10.1016/S0263-8223(00)00175-6
- Bannister M. Challenger for composites into the next millennium -a reinforcement perspective//Composites, Part A. -2001. -Vol. 32. -No. 7. -P. 901-910 DOI: 10.1016/S1359-835X(01)00008-2
- Панин В.Ф., Гладков Ю.А. Конструкции с заполнителем. -М.: Машиностроение, 1991. -272 с.
- A new nonlinear model for studying a sandwich panel with thin composite faces and elastic-plastic core/M. Rezaeifard, S.J. Salami, M.B. Dehkordi, M. Sadighi//Thin-Walled Structures. -2016. -Vol. 107. -P. 119-137 DOI: 10.1016/j.tws.2016.06.012
- Kazancı Z. Dynamic response of composite sandwich plates subjected to time-dependent pressure pulses//Int. J. of Non-Linear Mechanics. -2011. -Vol. 46. -P. 807-817 DOI: 10.1016/j.ijnonlinmec.2011.03.011
- Finite element analysis of indentation of aluminium foam and sandwich panels with aluminium foam cor/A. Xu, T. Vodenitcharova, K. Kabir, E.A. Flores-Johnson, M. Hoffman//Materials Science and Engineering: A. -2014. -Vol. 599. -No. 2. -P. 125-133 DOI: 10.1016/j.msea.2014.01.080
- Янковский А. П. Вязкопластическая динамика металлокомпозитных оболочек слоисто-волокнистой структуры при действии нагрузок взрывного типа I. Постановка задачи и метод решения//Математичнi методи та фiзико-механiчнi поля. -2012. -Т. 55, № 2. -С. 119-130 DOI: 10.1007/s10958-013-1421-7
- Янковский А. П. Применение явного по времени метода центральных разностей для численного моделирования динамического поведения упругопластических гибких армированных пластин//Вычислительная механика сплошных сред. -2016. -Т. 9, № 3. -С. 279-297 DOI: 10.7242/1999-6691/2016.9.3.24
- Янковский А.П. Вязкопластическое деформирование цилиндрических армированных оболочек переменной толщины при динамическом осесимметричном нагружении взрывного типа. Ч. 1. Постановка задачи и метод решения//Конструкции из композиционных материалов. -2013. -№ 1 (129). -С. 12-21.
- Состояние вопроса по расчету неоднородных элементов конструкций за пределом упругости/О.Н. Попов, А.П. Малиновский, М.О. Моисеенко, Т.А. Трепутнева//Вестник ТГАСУ. -2013. -№ 4. -С. 127-142.
- Абросимов Н. А., Елесин А. В., Новосельцева Н. А. Численный анализ влияния структуры армирования на динамическое поведение и предельную деформируемость композитных оболочек вращения//Механика композитных материалов. -2014. -Т. 50, № 2. -С. 313-326 DOI: 10.1007/s11029-014-9409-z
- Qatu M. S, Sullivan R.W., Wang W. Recent research advances on the dynamic analysis of composite shells: 2000-2009//Composite Structures. -2010 -Vol. 93. -P. 14-31 DOI: 10.1016/j.compstruct.2010.05.014
- A review of optimization techniques used in the design of fibre composite structures for civil engineering applications/Z.K. Awad, T. Aravinthan, Y. Zhuge, F. Gonzalez//Materials and Design. -2012. -Vol. 33. -P. 534-544 DOI: 10.1016/j.matdes.2011.04.061
- Caliri M. F. Jr., Ferreira A. J. M., Tita. V. A review on plate and shell theories for laminated and sandwich structures highlighting the finite element method//Composite Structures. -2016. -Vol. 156. -P. 63-77 DOI: 10.1016/j.compstruct.2016.02.036
- Balkan D., Mecitoglu Z. Nonlinear dynamic behavior of viscoelastic sandwich composite plates under non-uniform blast load: theory and experiment//International journal of impact engineering. -2014. -Vol. 72. -P. 85-104 DOI: 10.1016/j.ijimpeng.2014.05.003
- Zhang Y.X., Yang C.H. Recent developments in finite element analysis for laminated composite plates//Composite Structures. -2009. -Vol. 88. -P. 147-157 DOI: 10.1016/j.compstruct.2008.02.014
- Arora H., P. Del Linz, Dear J.P. Damage and deformation in composite sandwich panels exposed to multiple and single explosive blasts//International Journal of Impact Engineering. -2017. -Vol. 104. -P. 95-106 DOI: 10.1016/j.ijimpeng.2017.01.017
- Немировский Ю.В., Романова Т.П. Динамическое сопротивление плоских пластических преград. -Новосибирск: ГЕО, 2009. -311 с.
- Немировский Ю. В. Об условии пластичности (прочности) для армированного слоя//Прикл. механика и техн. физика. -1969. -№ 5. -С. 81-88 DOI: 10.1007/BF00907434
- Nemirovsky Ju.V., Resnikoff B.S. On limit equilibrium of reinforced slabs and effectiveness of their reinforcement//Archiwum Inzynierii Ladowej. -1975. -Vol. XXI. -No. 1. -P. 57-67.
- Абросимов Н.А., Баженов В.Г. Нелинейные задачи динамики композитных конструкций. -Н. Новгород: Изд-во Нижегород. гос. ун-та, 2002. -391 с.
- Кострик В. К., Лизгунов О. Л. Мазалов В. Н. Динамическое поведение защемленной по внутреннему контуру жесткопластической пластинки//Динамика сплошной среды. Упругопластические модели и задачи: сб. ст./Ин-т гидродинамики. -Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1982. -Вып. 55. -С. 133-142.
- Немировский Ю. В., Романова Т. П. Моделирование динамического поведения двусвязной жесткопластической криволинейной пластины, закрепленной по внутреннему контуру//Математическое моделирование и краевые задачи: тр. Пятой Всерос. конф. с междунар. участием. Ч. 1. Математические модели механики, прочности и надежности элементов конструкций (г. Самара, 29-30 мая 2008 г.). -Самара: Изд-во СамГТУ, 2008. -C. 197-207.
- Немировский Ю. В., Романова Т. П. Динамика жесткопластической произвольной пластины с круглым внутренним закрепленным отверстием//Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики: тр. 6-й Всерос. науч. конф. (Томск, 30 сент. -2 окт. 2008 г.)/НИИ ПММ ТГУ. -Томск, 2008. -С. 263-265.
- Немировский Ю. В, Янковский А. П. О некоторых особенностях уравнений оболочек, армированных волокнами постоянного поперечного сечения//Механика композиционных материалов и конструкций. -1997. -Т. 3, № 2. -С. 20-40.
- Ерхов М. И. Теория идеально пластических тел и конструкций. -М.: Наука, 1978. -352 с.
- Канторович Л. В., Акилов Г. П. Функциональный анализ -М.: Наука, 1984. -752 с.
- Вохмянин И.Т., Немировский Ю.В. Особенности продольно-поперечного изгиба трехслойных кольцевых пластинок с несимметричными структурами армирования//Краевые задачи и математическое моделирование: сб. тр. 8-й Всерос. науч. конф. (Новокузнецк 1-3 декабря 2006 г.). T. 1/НФИ КемГУ; под общ. ред. В.О. Каледина. -Новокузнецк, 2006. -C. 25-31.
- Hopkins H. G. Some remarks concerning of the solution of plastic plate problems upon the yield criterion//Proc. 9th Inter. Cong. Appl. Mech. -1957. -Vol. 6. -P. 448-457.
- Романова Т.П. Несущая способность и оптимизация трехслойных железобетонных кольцевых пластин, опертых по внутреннему контуру//Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. -2015. -№ 3. -С. 114-132 DOI: 10.15593/perm.mech/2015.3.09
- Шамиев Ф.Г. Об одной задаче оптимизации пластинок из композитного материала//Механика композитных материалов. -1981. -№ 2. -С. 244-248.
