Чисельний аналіз напруженого стану нетонких гофрованих циліндричних оболонок з неперервно-неоднорідних матеріалів

Заголовок (англійською): 
Numerical analysis of the stress state of non-thin corrugated cylindrical shells made of continuous-inhomogeneous materials
Автор(и): 
Рожок Л.С.
Онищенко А.М.
Крук Л.А.
Найдьонова З.М.
Автор(и) (англ): 
Rozhok L.S.
Onishchenko А.M.
Kruk L.A.
Naidonova Z.M.
Ключові слова (укр): 
гофровані циліндричні оболонки, дискретні ряди Фур’є, лінійна теорія пружності, напружений стан, неперервно-неоднорідний матеріал, просторова модель
Ключові слова (англ): 
corrugated cylindrical shells, discrete Fourier series, linear theory of elasticity, stress state, continuous-inhomogeneous material, spatial model
Анотація (укр): 
У даній роботі, із використанням просторової моделі лінійної теорії пружності на основі методу апроксимації функцій дискретними рядами Фур’є, суть якого викладена в роботах [1, 11], розв’язано задачу про напружений стан нетонких циліндричних оболонок з гофрованим поперечним перерізом, виготовлених з неперервно-неоднорідного матеріалу, при дії внутрішнього тиску за певних граничних умов на торцях. Для класу розглядуваних оболонок встановлено залежність характеристик напруженого стану від амплітуди гофрування та товщини для трьох законів зміни модуля пружності вздовж товщини.
Анотація (англ): 
In this work, using the spatial model of the linear theory of elasticity based on the method of approximation of functions by discrete Fourier series, the essence of which is given in the works [1, 11], the problem of the stress state of non-thin cylindrical shells with a corrugated cross section is solved, made of continuous non-homogeneous material, under the action of internal pressure under certain boundary conditions at the ends. For the class of shells under consideration, the dependences of the stress state characteristics on the corrugation amplitude and thickness was established for three laws of change of the modulus of elasticity along the thickness.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Опір матеріалів і теорія споруд, 2024, номер 113
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Strength of Materials and Theory of Structures, 2024, number 113
Мова статті: 
Українська
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
14.pdf
Дата публікації: 
26 December 2024
Номер збірника: 
113
Університет автора: 
Національний транспортний університет, м. Київ
Литература: 
 
  1. Рожок Л.С., Онищенко А.М., Гаркуша М.В., Башкевич І.В. Спрощення розрахункової схеми при визначенні напруженого стану нетонких циліндричних оболонок зі складною формою поперечного перерізу // Опір матеріалів і теорія споруд: наук.-тех. збірн. – К.: КНУБА, 2022. – Вип. 109. – С. 287–300.
  2. Семенюк М.П., Трач В.М., Подворний А.В. Напружено-деформований стан товстостінної анізотропної циліндричної оболонки // Прикл. механіка. – 2023. – 59, № 1. – С. 79–89.
  3. Chen T., Liu J., Zhang R. et al. Electromechanical coupling analysis of geometrically exact functionally graded piezoelectric shells based on weak form quadrature element method // Arch. Appl. Mech. – 2024. (https://doi.org/10.1007/s00419-024-02619-0).
  4. Cheng X., Zhang H., Mu Y. Dynamic Response of Sand Cushion Layer Isolation Concrete Liquid Storage Structure with X-Type Soft Steel-SMA Shock Absorber Considering Long (Short) Period Earthquake // Iran. J. Sci. Technol. Trans. Civ. Eng. – 2024. (https://doi.org/10.1007/s40996-024-01486-7).
  5. Draiche K., Tounsi A., Ibrahim K.D. et al. An improved mathematical model for static and dynamic analysis of functionally graded doubly-curved shells // Arch. Appl. Mech. – 2024.  – 94. – P. 1589–1611. (https://doi.org/10.1007/s00419-024-02595-5).
  6. Hart E.L., Terokhin B.I. Computer simulation of the stress-strain state of thin plates and cylindrical shells with a circular hole reinforced by an inclusion from functionally graded material // Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-and-technical collected articles. – Kyiv: KNUBA, 2023. – Issue 110. – P. 63-80.
  7. GrigorenkoYa.M., Rozhok L.S. Stress Analysis of Corrugated Hollow Cylinders // Int. App. Mech. –2002. – 38, No 12. – Р. 1473–1481
  8. Kumar A. Finite Element Approach to Investigate and Mitigate the Lateral Movement of Steel Stack // Int. J. Steel.Struct. – 2022. – 22. P. 1395–1401.
  9. MaksimyukYu.V., MartyniukI.Yu., Kozak О.V., Maksimyuk О.V. Numerical analysis of the stressed-deformed state of a tubular element under thermal loading // Strength of Materials and Theory of Structures – Kyiv: KNUBA, 2023. – Issue 110. – P. 199–206.
  10. Ntayeesh T.J., Arefi M. Higher-order displacement, strain, and stress analyses of origami graphene auxeticmetamaterial-reinforced cylindrical shell // Arch. Civ. Mech. Eng. – 2024. – 24, 149. (https://doi.org/10.1007/s43452-024-00956-z).
  11. Rozhok L., Sperkach S., Vasil’eva L.  Solving of Stress State Problems of Anisotropic Thick Noncircular Cylindrical Shells with Different Nonhomogeneous Structures Based on Discrete Continual Approach. – Selected Problems of Solid Mechanics and Solving Methods. Advanced Structured Materials. – Springer Cham, 2024. – Vol. 204. – Chapter, p. 425 – 441.
  12. Sharifi H. Magneto–thermoelastic behavior of an orthotropic hollow cylinder based on Lord–Shulman and Green–Lindsay theories // Acta Mech. – 2024. (https://doi.org/10.1007/s00707-024-03985-0).
 
References: 
REFERENCES
  1. Rozhok L.S., Onishchenko А.M., Garkusha M.V., Bashkevych I.V. Sproshchennia rozrakhunkovoi skhemy pry vyznachenni napruzhenoho stanu netonkykh tsylindrychnykh obolonok zi skladnoiu formoiu poperechnoho pererizu  (Simplification of the calculation scheme for determining the stress state of non-thin cylindrical shells with a complex crosssectional shape ellipticity). ‑ Strength of Materials and Theory of Structures: Scientificand-technical collected articles. Kyiv: KNUBA. 2022. Issue 109. P. 287–300.
  2. Semenyuk M.P., Trach V.M., Podvornyi A.V. Napruzheno-deformovanyi stan tovstostinnoi anizotropnoi tsylindrychnoi obolonky (Stress–Strain State of a Thick-Walled Anisotropic Cylindrical Shell). ‑ Int. Appl.Mech. 2023. 59, No 1. 79–89.
  3. Chen T., Liu J., Zhang R. et al. Electromechanical coupling analysis of geometrically exact functionally graded piezoelectric shells based on weak form quadrature element method. Arch. Appl. Mech. 2024. (https://doi.org/10.1007/s00419-024-02619-0).
  4. Cheng X., Zhang H.,Mu Y. Dynamic Response of Sand Cushion Layer Isolation Concrete Liquid Storage Structure with X-Type Soft Steel-SMA Shock Absorber Considering Long (Short) Period Earthquake. Iran. J. Sci. Technol. Trans. Civ. Eng. 2024. (https://doi.org/10.1007/s40996-024-01486-7).
  5. Draiche K., Tounsi A., Ibrahim K.D. et al. An improved mathematical model for static and dynamic analysis of functionally graded doubly-curved shells. Arch. Appl. Mech.  2024. 94. P. 1589–1611. (https://doi.org/10.1007/s00419-024-02595-5).
  6. Hart E.L., Terokhin B.I. Computer simulation of the stress-strain state of thin plates and cylindrical shells with a circular hole reinforced by an inclusion from functionally graded material. Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-and-technical collected articles. Kyiv: KNUBA. 2023. Issue 110. P. 63–80.
  7. Grigorenko Ya.M., Pozhok L.S. Stress Analysis of Corrugated Hollow Cylinders. Int. App. Mech. 2002. 38, No 12. Р. 1473–1481
  8. Kumar A. Finite Element Approach to Investigate and Mitigate the Lateral Movement of Steel Stack. Int. J. Steel.Struct. 2022. 22. 1395–1401.
  9. MaksimyukYu.V., MartyniukI.Yu., Kozak О.V., Maksimyuk О.V. Numerical analysis of the stressed-deformed state of a tubular element under thermal loading. Strength of Materials and Theory of Structures. Kyiv: KNUBA. 2023. Issue 110. P. 199–206.
  10. Ntayeesh T.J., Arefi M. Higher-order displacement, strain, and stress analyses of origami graphene auxeticmetamaterial-reinforced cylindrical shell. Arch. Civ. Mech. Eng. 2024. 24, 149. (https://doi.org/10.1007/s43452-024-00956-z).
  11. Rozhok L., Sperkach S., Vasil’eva L. Solving of Stress State Problems of Anisotropic Thick Noncircular Cylindrical Shells with Different Nonhomogeneous Structures Based on Discrete Continual Approach. – Selected Problems of Solid Mechanics and Solving Methods. Advanced Structured Materials. Springer Cham, 2024. Vol. 204. Chapter, p. 425 – 441.
  12. Sharifi H. Magneto–thermoelastic behavior of an orthotropic hollow cylinder based on Lord–Shulman and Green–Lindsay theories. Acta Mech. 2024.(https://doi.org/10.1007/s00707-024-03985-0).
Стаття надійшла 26.07.2024