Оптимальное опирание жесткопластических одно- и двусвязных полигональных пластин
- Авторы: Романова ТП1
- Учреждения:
- Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
- Выпуск: № 4 (2014)
- Страницы: 152-177
- Раздел: Статьи
- URL: https://ered.pstu.ru/index.php/mechanics/article/view/285
- DOI: https://doi.org/10.15593/perm.mech/2014.4.06
- Цитировать
Аннотация
В рамках модели идеального жесткопластического тела получено общее решение задачи о предельном поведении и динамическом изгибе одно- и двусвязных правильных полигональных пластин, шарнирно опертых по неподвижному полигональному контуру, расположенному внутри пластины. На пластину действует равномерно распределенная по поверхности кратковременная динамическая нагрузка высокой интенсивности взрывного типа. Показано, что существует несколько механизмов предельного и динамического деформирования пластин в зависимости от расположения контура опирания и наличия отверстия. При всех схемах пластина деформируется в виде совокупности одинаковых жестких областей в форме трапеций, разделенных линейными пластическими шарнирами с нормальным изгибающим моментом, равным предельному значению. Для каждого из механизмов получены определяющие уравнения и определены условия их реализации. Получены простые аналитические выражения для предельной нагрузки и максимального остаточного прогиба пластины. Определено оптимальное расположение опоры. Оптимальной считается опора, при которой пластина имеет наибольшую предельную нагрузку. Получено, что внутренняя опора является оптимальной, если на ней образуется пластический шарнир. Определены такие положения опорного контура, при которых пластина с отверстием является более прочной, чем пластина без отверстия. Решение задачи распространено на случай пластин с полигональными контурами, в которые можно вписать окружность. Показано, что такие пластины имеют одинаковые соответствующие предельные нагрузки, время деформирования, максимальный остаточный прогиб, которые не зависят от количества сторон полигональных контуров и совпадают с этими же величинами для круглых и кольцевых пластин. Приведены численные примеры.
Об авторах
Т П Романова
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
Email: lab4nemir@gmail.com
Список литературы
- Комаров К.Л., Немировский Ю.В. Динамика жесткопластических элементов конструкций. - Новосибирск: Наука, 1984. - 234 с.
- Ерхов М.И. Теория идеально пластических тел и конструкций. - М.: Наука, 1978. - 352 с.
- Баженов В.Г., Ломунов В.К., Осетров С.Л. Исследование применимости жесткопластической модели в задачах импульсного деформирования упругопластических пластин при малых и больших прогибах // Вестник Чуваш. гос. пед. ун-та. Механика предельного состояния. - 2008. - № 1. - С. 64-69.
- Немировский Ю.В., Романова Т.П. Динамическое сопротивление плоских пластических преград. - Новосибирск: ГЕО, 2009. - 311 с.
- Немировский Ю.В., Романова Т.П. Динамический изгиб пластических полигональных плит // Прикл. мех. и техн. физика. - 1988. - № 4. - С. 149-156.
- Немировский Ю.В., Романова Т.П. Динамическое поведение двусвязных полигональных пластических плит // Прикл. мех. - 1987. - Т. 23, № 5. - С. 52-59.
- Немировский Ю.В., Романова Т.П. Динамика жесткопластической правильной полигональной пластины с отверстием под действием взрывных нагрузок // Краевые задачи и математическое моделирование: материалы 9-й Всерос. науч. конф. (28-29 ноября 2008 г., Новокузнецк); Кемер. гос. ун-т. - Новокузнецк, 2008. - Т. 1. - C. 93-97.
- Немировский Ю.В., Романова Т.П. Моделирование динамического поведения двусвязной жесткопластической криволинейной пластины, закрепленной по внутреннему контуру // Математическое моделирование и краевые задачи: тр. 5-й Всерос. конф. с междунар. участием. Ч. 1: Математические модели механики, прочности и надежности элементов конструкций (г. Самара, 29-30 мая 2008 г.); Самар. гос. ун-т. - Самара, 2008. - С. 197-207.
- Коробко В.И., Морозов С.А., Прокуров М.Ю. Расчет прямоугольных шарнирно опертых пластинок, нагруженных произвольно приложенной сосредоточенной силой, методом предельного равновесия // Строительная механика и расчет сооружений. - 2011. - № 2. - С. 2-8.
- Коробко В.И., Прокуров М.Ю. Определение разрушающих нагрузок для шарнирно и свободно опертых по контуру пластинок, нагруженных сосредоточенной силой в центре, путем геометрического моделирования их формы // Вестник Брян. гос. техн. ун-та. Машиностроение и транспорт. - 2013. - № 4(40). - С. 122-128.
- Коробко В.И., Морозов С.А., Прокуров М.Ю. Расчет шарнирно опертых параллелограммных пластинок, нагруженных в центре сосредоточенной силой, методом предельного равновесия // Строительство и реконструкция / Орл. гос. техн. ун-т. - Орел, 2011. - № 3. - С. 22-26.
- Морозов С.А. Расчет полигональных пластинок постоянной толщины, нагруженных равномерно распределенной нагрузкой, методом предельного равновесия // Строительство и реконструкция / Орл. гос. техн. ун-т. - Орел, 2011. - № 1. - С. 26-34.
- Старов А.В. Динамика идеально пластической круглой пластинки с шарнирно неподвижным опиранием // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. - 2013. - № 1(1). - С. 9-15.
- Lowe P.G. Conjectures relating to rigid-plastic plate bending // Int. J. Mech. Sci. - 1988. - Vol. 30. - No. 5. - P. 365-370.
- Ржаницын А.Р. Предельное равновесие пластинок и оболочек. - М.: Наука, 1983. - 288 с.
- Немировский Ю.В., Романова Т.П. Моделирование предельного и динамического поведения жесткопластической пластины произвольной формы с внутренней криволинейной опорой // Вест. Чуваш. гос. пед. ун-та. Механика предельного состояния. - 2013. - № 3 (17). - С. 79-88.
- Оленев Г.М. Оптимальное расположение дополнительных опор к жесткопластическим круглым пластинкам в случае импульсного нагружения // Уч. зап. Тарт. гос. ун-та. - 1983. - Вып. 659. - С. 30-41.
- Лепик Ю.Р. Оптимальное проектирование неупругих конструкций в случае динамического нагружения. - Таллин: Валгус, 1982. -196 с.
- Рожваны Д.Н. Оптимальное проектирование изгибаемых систем. - М.: Стройиздат, 1980. - 316 с.
- Prager W., Rozvany G.I.N. Plastic design of beams: optimal locations of supports and steps in yield moment // Int. J. Mech. Sci. - 1975. - Vol. 17. - No 10 - P. 627-631.
- Mroz Z., Rozvany G.I.N. Optimal design of structures with variable support conditions // J. Optimiz. Theory Appl. - 1975. - Vol. 15. - No. 1. - P. 85-101.
- Леллеп Я. Оптимальное расположение дополнительной опоры для импульсивно нагруженной пластической балки // Уч. зап. Тарт. гос. ун-та. - 1979. - Вып. 487. - С. 52-57.
- Бураковский П.Е. Способ повышения несущей способности пластин бортовой обшивки // Вестник Астрахан. гос. техн. ун-та. Морская техника и технология. - 2013. - № 1. - С. 9-15.
- Численные и экспериментальные исследования динамического деформирования и разрушения пластины при локальном нагружении / В.Г. Баженов, А.К. Ботвинкин, С.С. Куканов, В.И. Романов, А.А. Рябов, С.Г. Скурихин // Вычислительная механика сплошных сред. - 2008. - Т. 1, № 1. - С. 31-38.
- Баженов В.Г., Павленкова Е.В., Артемьева А.А. Численное решение обобщенных осесимметричных задач динамики упругопластических оболочек вращения при больших деформациях // Вычислительная механика сплошных сред. - 2012. - Т. 5, № 4. - С. 427-434.