Уравнения в смешанной форме для ребристых оболочек общего вида и методика их решения
Автор: Карпов В.В.
Статья в выпуске: 2, 2019 года.
Бесплатный доступ
Рассматриваются оболочки произвольного вида, подкрепленные со стороны вогнутости перекрестной системой ребер, направленных параллельно координатным линиям. Места расположения ребер по оболочке задаются с помощью единичных столбчатых функций, так что контакт ребра и обшивки происходит по полосе. Срединная поверхность обшивки принимается за координатную поверхность. Учитываются геометрическая нелинейность, поперечные сдвиги, но считается, что оболочка пологая. Усилия выражаются через некоторую функцию напряжений в срединной поверхности обшивки таким образом, чтобы первые два уравнения равновесия выполнялись тождественно. Через эту функцию выражается и деформация обшивки. Введение ребер с помощью единичных столбчатых функций не вызывает затруднений при выражении деформаций через усилия и последующей подстановке их в моменты, так как единичные столбчатые функции могут быть и в знаменателе, чего нельзя сказать про дельта-функции (когда для узких ребер места расположения их задаются с помощью дельта-функций). Из условия минимума полного функционала энергии деформации оболочки выводятся уравнения в смешанной форме. При этом, кроме уравнений равновесия, вариационный метод позволяет получить и третье уравнение совместности деформаций в срединной поверхности обшивки и для ребристых оболочек. В этом уравнении функции изменения кривизн и кручения записываются в том же виде, что и для модели Кирхгофа-Лява, хотя и учитываются поперечные сдвиги. Приводятся уравнения в смешанной форме для ребристых оболочек общего вида и для модели Кирхгофа-Лява. Для ребристых пологих оболочек разработан алгоритм их решения и приводятся результаты расчета их устойчивости при различном числе подкрепляющих ребер.
Оболочки, подкрепленные оболочки, вариационный метод, уравнения в смешанной форме, математическая модель, алгоритм, устойчивость
Короткий адрес: https://sciup.org/146281923
IDR: 146281923 | УДК: 539.3 | DOI: 10.15593/perm.mech/2019.2.09
Mixed form equations for ribbed shells of a general type and their solutions
The paper examines general shells supported from the incurvity side by a cross-sectional ribbing directed parallel to coordinate lines. Ribs' position on a shell is set using ordinary bar graph functions so that the rib and shell contact is arranged along the strip. A mean shell surface shall be considered as a coordinate surface. Geometrical nonlinearity and transverse shears are considered; and the shell is considered to be shallow. Forces are expressed via stress function in the mid-surface of the shell in such a way that the first two equilibrium equations are fulfilled identically. Shell deformation is expressed via this function. Introduction of ribs by means of ordinary bar graph functions does not cause difficulties for expression of deformations using forces with the consequent insertion to moments, since ordinary bar graph functions may be also used in denominator, this is not applicable for delta-function (when positions of narrow ribs are set using delta-functions). Mixed equations are established starting from the minimum of shell energy deformation functional. At that, except for equilibrium equations, the variational procedure allows obtaining the third equation of strain compatibility in a shell mid-surface for ribbed shells too. Curvature and torsion change functions are registered in the same way as for Kirchhoff-Love model considering transverse shears. Mixed form equations are given for ribbed shells of the general form and for the Kirchhoff-Love model. For ribbed shallow shells, an algorithm for their solution has been developed and the results of calculating their stability for a different number of reinforcing ribs are given.
Список литературы Уравнения в смешанной форме для ребристых оболочек общего вида и методика их решения
- Сухинин С.Н. Прикладные задачи устойчивости многослойных композитных оболочек. -М.: Физматлит, 2010. -248 с.
- Shen H.-S., Yang D.-Q. Nonlinear vibration of anisotropic laminated cylindrical shells with piezoelectric fiber reinforced composite actuators//Ocean Engineering. -2014. -Vol. 80. -P. 36-49. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2014.01.016
- Solovei N.A., Krivenko O.P., Malygina O.A. Finite element models for the analysis of nonlinear deformation of shells stepwise-variable thickness with holes, channels and cavities//Magazine of Civil Engineering. -2015. -Vol. 53. -No. 1. -С. 56-69. DOI: 10.5862/MCE.53.6
- Yu W., Li Z.L. Structural similitude for prestressed vibration and buckling of eccentrically stiffened circular cylindrical panels and shells by energy approach//International Journal of Structural Stability and Dynamics. -2016. -Vol. 16. -No. 10. -P. 1550074. DOI: 10.1142/S0219455415500741
- Бакусов П.А., Семенов А.А. Устойчивость сегментов тороидальных оболочек при изменении угла отклонения от вертикальной оси//Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. -2017. -№ 3. -С. 17-36. DOI: 10.15593/perm.mech/2017.3.02