Напружений стан товстих анізотропних циліндричних оболонок, захищених функціонально-градієнтним матеріалом, під термосиловою дією
Заголовок (російською):
Напряженное состояние толстых анизотропных цилиндрических оболочек, защищенных функционально-градиентным материалом, под термосиловым действием
Заголовок (англійською):
Stress-strain state of thick-walled anisotropic cylindrical shells under thermal power load, protected by the functionally graded material
Автор(и):
Семенюк М.П.
Трач В.М.
Подворний А.В.
Автор(и) (англ):
Semenyuk M.P.
Trach V.M.
Podvornyi A.V.
Ключові слова (укр):
товста анізотропна циліндрична оболонка, напружений стан, тривимірна постановка, функціонально-градієнтний матеріал
Ключові слова (англ):
thick-walled anisotropic cylindrical shell, stress-strain state, three-dimensional formulation, functionally graded material
Анотація (укр):
В роботі приведений напружений стан товстих конструктивно-анізотропних композитних циліндричних оболонок, що захищені функціонально-градієнтним матеріалом, і знаходяться в полі термосилової дії. На основі співвідношень просторової теорії пружності отримана система неоднорідних диференціальних рівнянь в тривимірній постановці, що описує напружений стан товстих анізотропних циліндрів. Для пониження розмірності зазначеної системи, використано аналітичний метод Бубнова-Гальоркіна. Отриману, таким чином, одновимірну систему з дванадцяти рівнянь нормального виду Коші реалізовано за використанням чисельного методу дискретної ортогоналізації. В якості представлення можливостей запропонованого підходу приведені напружені стани дво, чотири і п’яти- шаруватих анізотропних циліндричних оболонок, утворених з волокнистих композитів, що захищені, від дії температури, шаром трансверсально-ізотропного функціонально-градієнтного матеріалу.
Анотація (рус):
В работе приведено напряженное состояние толстых конструктивно-анизотропных композитных цилиндрических оболочек, защищенных функционально-градиентным материалом, и находящихся в поле термосилового действия. На основе соотношений пространственной теории упругости получена система неоднородных дифференциальных уравнений в трехмерной постановке, описывающая напряженное состояние толстых анизотропных цилиндров. Для снижения размерности указанной системы, использован аналитический метод Бубнова-Галеркина. Полученная таким образом одномерная система из двенадцати уравнений нормального вида Коши реализована при использовании численного метода дискретной ортогонализации. В качестве представления возможностей предложенного подхода приведены напряженные состояния двух, четырех и пятислойных анизотропных цилиндрических оболочек, образованных из волокнистых композитов, защищеных, от действия температуры, слоем трансверсально-изотропного функционально-градиентного материала.
Анотація (англ):
In the article the stress-strain state of thick-walled structurally anisotropic composite cylindrical shells under thermal power load, which are protected by a functionally graded material, are analysed. Based on the interrelations of the spatial theory of elasticity, a system of inhomogeneous differential equations in three-dimensional formulation, which describes the stress-strain state of thick-walled anisotropic cylindrical shells, was obtained. To reduce the dimensionality of this system, the Bubnov-Galerkin analytical method was used. Thus, the obtained one-dimensional system of twelve equations of normal Cauchy form was implemented using the numerical method of discrete orthogonalization. To represent the possibilities of the proposed approach, there were used stress-strain states of two, four and five-layered anisotropic cylindrical shells of fibrous composites, protected from temperature by a layer of transversely isotropic functionally graded material.
Публікатор:
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр):
Опір матеріалів і теорія споруд, 2020, номер 105
Назва журналу, номер, рік випуску (рус):
Сопротивление материалов и теория сооружений, 2020, номер 105
Назва журналу, номер, рік випуску (англ):
Strength of Materials and Theory of Structures, 2020, number 105
Мова статті:
English
Формат документа:
application/pdf
Документ:
Дата публікації:
27 November 2020
Номер збірника:
Університет автора:
Institute of Mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Petra Nesterova str.,3, 02000 ; National University of Water and Environmental Engineering, Rivne, Soborna str., 11, 33028
Литература:
1. Bazhenov V.A., Semeniuk M.P., Trach V.M. (2010), Nelinijne deformuvannia, stijkist' i zakrytychna povedinka anizotropnykh obolonok (Nonlinear deformation, stability and supercritical behavior of anisotropic shells). ‑ Kyiv, Karavela, 352 p. [in Ukrainian].2. Grigorenko Ya.M., Vasilenko A.T., Pankratova N.D. Zadachi teorii uprugosti neodnorodnyih tel (Problems of the theory of elasticity of inhomogeneous bodies) – Kyiv, Naukova dumka, 1991. - 216 p. [in Russian].3. Grigorenko Ya.M., Kryukov N.N. Chislennyie resheniya zadach statiki gibkih sloistyih obolochek s peremennyimi parametrami (Numerical solutions of problems of statics of flexible layered shells with variable parameters) – Kyiv, Naukova dumka, 1988. ‑ 264 p. [in Russian].4. Lekhnitskyi S.G. Teoriya uprugosti anizotropnogo tela (The theory of elasticity of an anisotropic body). - 2nd ed. - Мoscow: Nauka, 1977. - 415 p. [in Russian].5. Novozhilov V.V. Osnovy nelineynoy teorii uprugosti (Fundamentals of the nonlinear theory of elasticity). - L.-M .: OGIZ, 1948. - 211 p. [in Russian].6. Trach V.M., Podvorny A.V., Khoruzhiy M.M. Deformuvannya ta stiykistʹ netonkykh anizotropnykh obolonok (Deformation and stability of non-thin anisotropic shells): Monograph. – K.: Karavela, 2019. - 273 p. [in Ukrainian].7. Trach V.M., Semenyuk M.P., Podvorny A.V. Vykorystannia 3D metodyky do rozrakhunku napruzhenoho stanu sharuvatykh anizotropnykh tsylindrychnykh obolonok pid diieiu bokovoho tysku. Resursoekonomni materialy, konstruktsii, budivli ta sporudy (The use of 3D techniques to calculate the stress state of layered anisotropic cylindrical shells under lateral pressure load). ‑ Resource-saving materials, structures, buildings and constructions: Collection of scientific papers. Issue 37. - NUWEE.- Rivne, 2019.- P.296-306. [in Ukrainian].8. Gibson L.J., Ashby M.F., Karam G.N., Wegst U., and Shercliff H.R. Mechanical properties of natural materials. II. Microstructures for mechanical efficiency, Proceedings of the Royal Society of London Series A, 450, 141–162.9. Javaheri R. and Eslami M.R. Thermal buckling of functionally graded plates.AIAA Journal, 40, 2002, рр. 162–16910. Podvornyi A. The stability of anisotropic cylindrical shells under torsion in spatial position. ActaSci.Pol. Arch. 19 (1) 2020, 103-109.11. Podvornyi A.V., Semenyuk N.P., Trach V.M. Stability of inhomogeneous cylindrical shells under distributed external pressure in a three-dimensional statement // Int. Appl. Mech. – 2017. – 53, N 6. P. 623 – 638.12. Reddy J.N. and Chin C.D. Thermoelastical analysis of functionally gradedcylinders and plates, Journal of Thermal Stresses, 21, 593–62613. Semenyuk, N.P., Trach, V.M., Podvornyi, A.V. Spatial Stability of Layered Anisotropic Cylindrical Shells Under Compressive Loads. International Applied Mechanics. №2, 2019.14. Semenyuk, N.P., Trach, V.M., Podvornyi, A.V. Stability of cylindrical anisotropic shells under axial pressure in three-dimensional statement. Strength of Materials and Theory of Structures, issue 94, KNUBA (2015), pp. 192–206.15. Shahsiah R. And Eslami M.R. Thermal buckling of functionally graded cylindrical shell, Journal of Thermal Stresses, 26, 2003, 277–294.16. Shen, Hui-Shen Functionally graded materials: nonlinear analysis of plates and shells. - CRC Press Taylor & Francis Group, Boca Raton London New York, 2009, - 266p.17. Shen, Hui-Shen Postbuckling of axially-loaded FGM hybrid cylindrical shells in thermal environments, Composites Science and Technology, 65, 2005, 1675–1690.18. Touloukian Y.S. Thermo physical Properties of High Temperature Solid Materials, McMillan, New York.
References:
1. Bazhenov V.A., Semeniuk M.P., Trach V.M. (2010), Nelinijne deformuvannia, stijkist' i zakrytychna povedinka anizotropnykh obolonok (Nonlinear deformation, stability and supercritical behavior of anisotropic shells). ‑ Kyiv, Karavela, 352 p. [in Ukrainian].2. Grigorenko Ya.M., Vasilenko A.T., Pankratova N.D. Zadachi teorii uprugosti neodnorodnyih tel (Problems of the theory of elasticity of inhomogeneous bodies) – Kyiv, Naukova dumka, 1991. - 216 p. [in Russian].3. Grigorenko Ya.M., Kryukov N.N. Chislennyie resheniya zadach statiki gibkih sloistyih obolochek s peremennyimi parametrami (Numerical solutions of problems of statics of flexible layered shells with variable parameters) – Kyiv, Naukova dumka, 1988. ‑ 264 p. [in Russian].4. Lekhnitskyi S.G. Teoriya uprugosti anizotropnogo tela (The theory of elasticity of an anisotropic body). - 2nd ed. - Мoscow: Nauka, 1977. - 415 p. [in Russian].5. Novozhilov V.V. Osnovy nelineynoy teorii uprugosti (Fundamentals of the nonlinear theory of elasticity). - L.-M .: OGIZ, 1948. - 211 p. [in Russian].6. Trach V.M., Podvorny A.V., Khoruzhiy M.M. Deformuvannya ta stiykistʹ netonkykh anizotropnykh obolonok (Deformation and stability of non-thin anisotropic shells): Monograph. – K.: Karavela, 2019. - 273 p. [in Ukrainian].7. Trach V.M., Semenyuk M.P., Podvorny A.V. Vykorystannia 3D metodyky do rozrakhunku napruzhenoho stanu sharuvatykh anizotropnykh tsylindrychnykh obolonok pid diieiu bokovoho tysku. Resursoekonomni materialy, konstruktsii, budivli ta sporudy (The use of 3D techniques to calculate the stress state of layered anisotropic cylindrical shells under lateral pressure load). ‑ Resource-saving materials, structures, buildings and constructions: Collection of scientific papers. Issue 37. - NUWEE.- Rivne, 2019.- P.296-306. [in Ukrainian].8. Gibson L.J., Ashby M.F., Karam G.N., Wegst U., and Shercliff H.R. Mechanical properties of natural materials. II. Microstructures for mechanical efficiency, Proceedings of the Royal Society of London Series A, 450, 141–162.9. Javaheri R. and Eslami M.R. Thermal buckling of functionally graded plates.AIAA Journal, 40, 2002, рр. 162–16910. Podvornyi A. The stability of anisotropic cylindrical shells under torsion in spatial position. ActaSci.Pol. Arch. 19 (1) 2020, 103-109.11. Podvornyi A.V., Semenyuk N.P., Trach V.M. Stability of inhomogeneous cylindrical shells under distributed external pressure in a three-dimensional statement // Int. Appl. Mech. – 2017. – 53, N 6. P. 623 – 638.12. Reddy J.N. and Chin C.D. Thermoelastical analysis of functionally gradedcylinders and plates, Journal of Thermal Stresses, 21, 593–62613. Semenyuk, N.P., Trach, V.M., Podvornyi, A.V. Spatial Stability of Layered Anisotropic Cylindrical Shells Under Compressive Loads. International Applied Mechanics. №2, 2019.14. Semenyuk, N.P., Trach, V.M., Podvornyi, A.V. Stability of cylindrical anisotropic shells under axial pressure in three-dimensional statement. Strength of Materials and Theory of Structures, issue 94, KNUBA (2015), pp. 192–206.15. Shahsiah R. And Eslami M.R. Thermal buckling of functionally graded cylindrical shell, Journal of Thermal Stresses, 26, 2003, 277–294.16. Shen, Hui-Shen Functionally graded materials: nonlinear analysis of plates and shells. - CRC Press Taylor & Francis Group, Boca Raton London New York, 2009, - 266p.17. Shen, Hui-Shen Postbuckling of axially-loaded FGM hybrid cylindrical shells in thermal environments, Composites Science and Technology, 65, 2005, 1675–1690.18. Touloukian Y.S. Thermo physical Properties of High Temperature Solid Materials, McMillan, New York.