Дослідження впливу геометричних і фізико-механічних параметрів несучих шарів і полімерного заповнювача на коливальний процес шаруватої циліндричної оболонки при нестаціонарному навантаженні

Заголовок (англійською): 
Investigation of the influence of geometric and physico-mechanical parameters of bearing layers and polymer filler on the oscillation process of a layered cylindrical shell at non-stationary load
Автор(и): 
Гайдайчук В.В.
Котенко К.Е.
Клименко М.О.
Автор(и) (англ): 
Gaidaichuk V.V.
Kotenko K.E.
Klymenko M.O.
Ключові слова (укр): 
тришарова циліндрична оболонка, скінченно-елементна модель, полімерний заповнювач, нестаціонарне навантаження, несучий шар
Ключові слова (англ): 
three-layer cylindrical shell, polymer aggregate, finite element model, non-stationary load, bearing layer
Анотація (укр): 
Досліджені динамічні перехідні процеси та наведені результати оцінки впливу геометричних і фізико-механічних параметрів несучих шарів і полімерного заповнювача на поведінку тришарової циліндричної оболонкової структури при нестаціонарному імпульсному навантаженні. Використана модель теорії оболонок і стержнів С.П. Тимошенка враховуюча незалежні статичні і кінематичні гіпотези до кожного шару структури. Виконані чисельні розрахунки нормальних прогинів інормальних напружень несучих шарів структури, визначаючих її напружено-деформований стан (НДС). Розглянуто варіанти структури з дискретно-симетричним армованим ребрами заповнювачем різної пружності. Приведено порівняльний аналіз прогинів і напружень несучих шарів структури параметрах легкого заповнювача: і . Загальною тенденцію всіх розглянутих випадків дослідження динаміки тришарової циліндричної оболонкової структури виявилось значне реагування нею на зміну модуля пружності легкого заповнювача, величина якого істотно впливає на характер її коливань.
Анотація (англ): 
Dynamic transient processes are studied and the results of the assessment of the influence of geometrical, physicaland mechanical parameters of bearing layers and polymer aggregate on the behavior of a three-layer cylindrical shell structure under non-stationary impulse loading are given. The used model of the theory of shells and rods by S.P. Tymoshenko, taking into account independent static and kinematic hypotheses for each layer of the structure. Numerical calculations of normal deflections and normal stresses of the load-bearing layers of the structure, which determine its stress-strain state (STS), have been performed. The finite-element model was created using a three-dimensional volumetric finite element of the Solid type, which, according to quality criteria: narrowing and curvature, internal angles and other indicators, met the requirements for providing a calculation mesh at the finite-element level. Variants of the structure with discrete-symmetric rib-reinforced aggregate of different elasticity are considered. A comparative analysis of the deflections and stresses of the load-bearing layers of the structure with the parameters of the light aggregate is given: Е1;2/Еt=500 and Е1;2/Еt=50. The general trend of all the considered cases of the study of the dynamics of the three-layer cylindrical shell structure was found to be a significant response to the change in the modulus of elasticity of the light aggregate, the value of which significantly affects the nature of its oscillations The article shows that the parameters of the geometry of the bearing layers of the structure, the physical and mechanical properties of their material, and the elasticity of the aggregate significantly affect the dynamics of oscillatory processes of cylindrical shell structures under non-stationary loading.
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: 
20.pdf
Дата публікації: 
26 December 2024
Номер збірника: 
113
Університет автора: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Литература: 
    1. Бабаев А.Э., Кубенко В.Д. Нестационарная аэроупругость слоистых оболочек. В кн.: Механика композитов (под ред. А.Н. Гузя): в 12-и т.9. Динамика элементов конструкций.- Киев: А.С.К., 1999. – с. 247-261.
    2. Головко К.Г., Луговой П.З., Мейш В.Ф. Динамика неоднородных оболочек при нестационарных нагрузках (под ред. акад. НАН Украины А Н. Гузя).– Киев: Изд. – полиграф. центр «Киевский ун-т», 2012. – 541 с.
    3. Луговий П.З., Мейш В.Ф., Мейш Ю.А. Динаміка конструктивно-неоднорідних оболонкових структур: монографія– К.: Ліра-К, 2022. – 336 с.
    4. Тимошенко С.П., Войновский-Кригер С. Пластинки и оболочки.–М.: Наука, 1966.– 636 с.
    5. Рычков С. П. Моделирование конструкций в средеFemapwith NX Nastran. – М.: ДМК Пресс, 2016. – 784 с.
    6. Ємельянова Т.А. Розв’язуюче рівняння вільних коливань тришарової циліндричної оболонки, яка підкріплена ребрами жорсткості – Вісник Херсонського нац. техн. ун-ту. – 2016. – 2, №57. -с.11-16.
    7. Луговий П.З., Мейш В.Ф. Численное моделирование динамического поведения и расчет на прочность многослойных оболочек при импульсном нагружении – Проблемы прочности.–2000–№4 – с.86-96.
    8. Meish V.F., Shrantsel S.E. Dynamic problems in the theory of sandwich shells of revolution with a discrete core under nonstationare loads. – Int. Appl. Mech. -2002.-38, №12. – p.1501-1507.
    9. Мейш В.Ф. До розрахунку нестаціонарних коливань тришарових пологих циліндричних оболонок з дискретним ребристим наповнювачем / Мейш В.Ф., Мейш Ю.А., Таєвере Д.А. // Вісник Національного транспортного ун – ту. Ч. 2. – Київ: НТУ, 2008. – Вип. 17. – С. 409 – 414.
    10. Gaidaichuk V.V., Kotenko K.E., Lavinsky D.S. Impact of elasticity of polymer filler of three-layer cylindrical structure of elliptical section on its behavior under internal impulse loading / Опірматеріалів і теоріяспоруд: науково-техн. збірн.–К.: КНУБА, 2022, № 109. – P. 467-472.
    11. Lugovoi P. Z., Gaidaichuk V.V., Skosarenko Yu.V., Kotenko K.E. Stress–Strain State of Three-Layer Cylindrical Shells with Reinforced Light Core Under Nonstationary Loading "International Applied Mechanics", 2021, 57(4), P. 395–404.
    12. Gaidaichuk V.V., Kotenko K.E. Stress - strain state of a three-layer cylindrical shell under internal axisymmetric pulse load с Strength of Materials and Theory of Structures. – 2020. – Issue. 105. – Р.– 145-151.
     
References: 
 
  1. Babaev A.E., Kubenko V.D. Nestatsionarnaya aerouprugost sloistyih obolochek. V kn.: Mehanika kompozitov (pod red. A.N. Guzya): v 12-i t.9. Dinamika elementov konstruktsiy (Unsteady Aeroelasticity of Layered Shells. In: Mechanics of Composites (ed. by A.N. Guz): in 12 volumes. 9. Dynamics of Structural Elements).- Kiev: A.S.K., 1999. – s. 247-261
  2. Golovko K.G., Lugovoj P.Z., Mejsh V.F. Dinamika neodnorodnyh obolochek pri nestacionarnyh nagruzkah (Dynamics of inhomogeneous shells under unsteady) – Kiev: Izd. – poligraf. centr «Kievskij un-t», 2012. – 541 s.
  3. LugovijP.Z., MejshV.F., MejshYu.A.Dyinamika konstruktyivno-neodnoridnyih obolonkovyih struktur: monografiya (Dynamics of structurally inhomogenous shell structures: monograph) – K.: Lira-K, 2022. – 336 s.
  4. Timoshenko S.P., Vojnovskij-Kriger S. Plastinki i obolochki (Plates and shells) – M.: Nauka, 1966. – 636 s. 8.
  5. Rychkov S. P. Modelirovanie konstrukcij v srede Femap with NX Nastran (Modeling of structures in the Femap with NX Nastran environment)– M.: DMKPress, 2016. – 784 s.
  6. Yemelianova T.A. Rozv’iazuieche rivniannia vilnykh kolyvan trysharovoi tsylindrychnoi obolonky, yaka pidkreplena rebramy zhorstkosti (Solving equation of free oscillations of a three-layer cylindrical shell supported by stiffeners) – Visnyk Khersonskoho nats. tekhn. un-tu. – 2016. – 2, №57. -s. 11-16.
  7. Luhovyi P.Z., Meish V.F. Chyslennoe modelyrovanye dynamycheskoho povedenyia i raschet na prochnost mnohosloinukh obolochek pry іmpulsnom nahruzhenyy (Numerical modeling of dynamic behavior and strength calculation of multilayer shells under pulse loading) – Problemі prochnosty. – 2000–№4 – s. 86-96.
  8. Meish V.F., Shrantsel S.E. Dynamic problems in the theory of sandwich shells of revolution with a discrete core under nonstationare loads. – Int. Appl. Mech. -2002.-38, №12. – p.1501-1507.
  9. Meish V.F. Do rozrakhunku nestatsionarnykh kolyvan trysharovykh polohykh tsylindrychnykh obolonok z dyskretnym rebrystym napovniuvachem (To the calculation of non-stationary oscillations of three-layer hollow cylindrical shells with a discrete ribbed filler) / Meish V.F., Meish Yu.A., Taievere D.A. // Visnyk Natsionalnoho transportnoho un – tu. Ch. 2. – Kyiv: NTU, 2008. – Vyp. 17. – S. 409 – 414.Visnyk Natsionalnoho transportnoho un – tu. Ch. 2. – yiv: NTU, 2008. – Vyp. 17. – S. 409 – 414.
  10. Gaidaichuk V.V., Kotenko K.E., Lavinsky D.S. Impact of elasticity of polymer filler of three-layer cylindrical structure of elliptical section on its behavior under internal impulse loading / Опірматеріалів і теоріяспоруд: науково-техн. збірн.–К.: КНУБА, 2022, № 109. – P. 467-472.
  11. Lugovoi P.Z., Gaidaichuk V.V., Skosarenko Yu.V., KotenkoK.E. Stress–Strain State of Three-Layer Cylindrical Shells with Reinforced Light Core Under Nonstationary Loading "International Applied Mechanics", 2021, 57(4), P. 395–404.
  12. Gaidaichuk V.V., Kotenko K.E. Stress - strain state of a three-layer cylindrical shell under internal axisymmetric pulse load с Strength of Materials and Theory of Structures. – 2020. – Issue. 105. – Р.– 145-151.