Аннотації
27.11.2020
Розглянуто проблему динамічної деформації тришарової циліндричної оболонки при нестаціонарних навантаженнях у разі жорсткого затискання кінців оболонки. У статті представлені результати оцінки напружено-деформованого стану тришарової циліндричної оболонки з урахуванням її структурних особливостей, співвідношення товщини обшивки та фізико-механічних характеристик цілісного полімерного наповнювача. Розрахунки були проведені програмним комплексом Nastran. Значення переміщень і напружень розраховували за алгоритмом прямого перехідного динамічного процесу. Тривалість кроку інтервалу часу становила 0,0000025 с, а загальна кількість кроків - 200. Вибір типу тривимірного скінченного елемента був обумовлений отриманням більш детальних і точних результатів розрахунку. Модель скінченних елементів включала 19000 тривимірних скінченних елементів і налічувала 20800 вузлів. Досліджено вплив геометричних параметрів шарів оболонки з різними фізико-механічними властивостями цілісного наповнювача на напружено-деформований стан при осесиметричному внутрішньому імпульсному навантаженні. Чисельні результати щодо динаміки тришарової структури, отримані методом скінченних елементів, дозволяють охарактеризувати напружено-деформований стан тришарової пружної структури циліндричного типу в будь-який час досліджуваного інтервалу часу. Рекомендується оптимізація конструкції оболонки. Зміна співвідношення товщини внутрішньої та зовнішньої шарів оболонки суттєво впливає на напружено-деформований стан оболонки та її експлуатаційні характеристики. Збільшення товщини внутрішнього шару оболонки суттєво сприяє збільшенню останньої. Порівняння наведених результатів з матеріалами інших подібних досліджень та позицій, свідчать про об'єктивність зробленого підходу.
В статье приведены результаты оценки напряженно-деформированного состояния трехслойной цилиндрической оболочки, учитывающие ее структурную особенность, соотношение толщины обшивки и физико-механические характеристики цельного полимерного наполнителя. Рекомендуется оптимизация конструкционного решения оболочки.
The problem of dynamic deformation of a three-layer cylindrical shell under non-stationary loads in the case of rigid clamping of the shell ends is considered. The article presents the results of assessing the stress-strain state of a three-layer cylindrical shell, taking into account its structural feature, the ratio of the sheathing thickness and the physical and mechanical characteristics of a one-piece polymer filler. Calculations were performed by software complex Nastran. The values of displacements and stresses were calculated by the algorithm of direct transient dynamic process. The step duration of the time interval was 0.0000025 s, and the total number of steps was 200. The choice of the type of three-dimensional finite element was due to obtaining more detailed and accurate calculation results. The finite element model included 19000 three-dimensional finite elements and numbered 20800 nodes. The influence of geometrical parameters of shell layers with different physical and mechanical properties of one-piece filler on the stress-strain state under axisymmetric internal impulse load is investigated. Numerical results on the dynamics of the three-layer structure, obtained by the finite element method, allow to characterize the stress-strain state of the three-layer elastic structure of the cylindrical type at any time in the studied time interval. Optimization of the shell design is recommended. Changing the ratio of the thickness of the internal and external shells of the shell significantly affects the stress-strain state of the shell and its performance. Increasing the thickness of the internal layer of the shell significantly contributes to the increase of the latter. Comparison of the given results with materials of other similar researches and positions, testify to objectivity of the made approach.
1. Lugovoi P.Z., Meish V.F., Meish Yu.A., Orlenko S.P. Dynamic Design of Compound Shell Structures of Revolution Under Nonstationary Loads //Intern. Appl. Mech. – 2020, 56, № 1 – Р. 22–32. 2. Andreev A.N., Nemirovskii Yu.V. Mnogosloynye anisotropnye obolochki i plastiny. Izgib, ustoychivost' i kolebaniya (Multilayered anisotropic shells and plates. Bending, stability and vibration). ‑ Novosibirsk, Nauka Publ., 2002. ‑ 288 p. (in Russian).3. Bazhenov V.A., Krivenko O.P., Solovei N.A. Nelineinoe deformirovanie i ustoichivost′ uprugikh obolochek neodnorodnoi struktury: Modeli, metody, algoritmy, maloizuchennye i novye zadachi (Nonlinear deformation and stability of elastic shells of non-uniform structure: Models, methods, algorithms, the insufficiently studied and new problems). ‑ Moskva, Knizhnyi dom «LIBROKOM», 2012. ‑ 336 p. (in Russian).4. Golovko, K.G., Lugovoi, P.Z., Meish, V.F. (2012). Dynamics of inhomogeneous shells under nonstationary loads. Ed. Guz A. N. ‑ Kyiv: Publ. Center. “Kyiv University” (in Russian).5. Pikul V.V. Mekhanika obolochek (Mechanics of shells). ‑ Vladivostok, Dal’nauka, 2009. ‑ 536 p. (in Russian).6. Rychkov S.P. MSC.visualNASTRAN dlia Windows (Modeling of structures in the environment MSC.visual NASTRAN for Windows). ‑ Moscow: NT Press, 2004. ‑ 552 p. 7. Solomonov Yu.S., Georgievskii V.P., Nedbai A.Ya., Prikladnye zadachi mekhaniki kompozitnykh cilindricheskikh obolochek (Applied problems of mechanics of composite cylindrical shells). ‑ Moskva, Fizmatlit, 2014/ ‑ 408 p. (in Russian).
1. Lugovoi P.Z., Meish V.F., Meish Yu.A., Orlenko S.P. Dynamic Design of Compound Shell Structures of Revolution Under Nonstationary Loads //Intern. Appl. Mech. – 2020, 56, № 1 – Р. 22–32. 2. Andreev A.N., Nemirovskii Yu.V. Mnogosloynye anisotropnye obolochki i plastiny. Izgib, ustoychivost' i kolebaniya (Multilayered anisotropic shells and plates. Bending, stability and vibration). ‑ Novosibirsk, Nauka Publ., 2002. ‑ 288 p. (in Russian).3. Bazhenov V.A., Krivenko O.P., Solovei N.A. Nelineinoe deformirovanie i ustoichivost′ uprugikh obolochek neodnorodnoi struktury: Modeli, metody, algoritmy, maloizuchennye i novye zadachi (Nonlinear deformation and stability of elastic shells of non-uniform structure: Models, methods, algorithms, the insufficiently studied and new problems). ‑ Moskva, Knizhnyi dom «LIBROKOM», 2012. ‑ 336 p. (in Russian).4. Golovko, K.G., Lugovoi, P.Z., Meish, V.F. (2012). Dynamics of inhomogeneous shells under nonstationary loads. Ed. Guz A. N. ‑ Kyiv: Publ. Center. “Kyiv University” (in Russian).5. Pikul V.V. Mekhanika obolochek (Mechanics of shells). ‑ Vladivostok, Dal’nauka, 2009. ‑ 536 p. (in Russian).6. Rychkov S.P. MSC.visualNASTRAN dlia Windows (Modeling of structures in the environment MSC.visual NASTRAN for Windows). ‑ Moscow: NT Press, 2004. ‑ 552 p. 7. Solomonov Yu.S., Georgievskii V.P., Nedbai A.Ya., Prikladnye zadachi mekhaniki kompozitnykh cilindricheskikh obolochek (Applied problems of mechanics of composite cylindrical shells). ‑ Moskva, Fizmatlit, 2014/ ‑ 408 p. (in Russian).