ДВУМЕРНЫЕ (ОБОЛОЧЕЧНЫЕ) И ТРЕХМЕРНАЯ МОДЕЛИ ДЛЯ УПРУГОГО ТОНКОСТЕННОГО ЦИЛИНДРА
- Авторы: Елисеев ВВ1, Зиновьева ТВ1
- Учреждения:
- Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
- Выпуск: № 3 (2014)
- Страницы: 50-70
- Раздел: Статьи
- URL: https://ered.pstu.ru/index.php/mechanics/article/view/296
- DOI: https://doi.org/10.15593/perm.mech/2014.3.04
- Цитировать
Аннотация
Рассматривается вариант классической теории оболочек (ВКО), построенный на основе аналитической механики Лагранжа. Применяется прямой подход к оболочкам как материальным поверхностям, элементами которых являются материальные нормали с пятью степенями свобо- ды - тремя трансляциями и двумя поворотами. Система уравнений и граничных условий выво- дится из принципа виртуальной работы с прямым тензорным исчислением. Такой подход позво- ляет снять проблемы и противоречия, характерные для традиционных представлений. Сопос- тавление этой теории оболочек (ВКО) с широкоизвестными вариантами, а также с решением пространственной задачи - цель данной работы.Поставлены и решены задачи для тонкостенного бесконечного цилиндра по трем теори- ям: ВКО, известной теории А.Л. Гольденвейзера и трехмерной теории упругости. Для оболочеч- ных моделей имеем линейные алгебраические системы, для трехмерной модели - ОДУ по тол- щине. Аналитически построены экспоненциальные решения статических задач с различной из- меняемостью. Найдены численные решения с применением компьютерной математики.При сравнении показателей экспонент решений с краевой нагрузкой обнаружено, что для малых значений волнового числа и толщины оболочки обе оболочечные теории хорошо согла- суются с трехмерной теорией. С уменьшением длины волны относительно толщины оболочки их погрешность возрастает, однако область применимости ВКО оказалась несколько шире, чем у теории А.Л. Гольденвейзера.Найденные перемещения оболочки под быстроменяющейся по координатам нагрузкой по обеим теориям хорошо согласуются друг с другом. Согласие же с трехмерной теорией - для ма- лых значений волновых чисел. Расчеты показали, что при внешней нагрузке, имеющей осевую и окружную составляющие, ВКО предсказывает нормальную компоненту смещения с большей точностью.
Об авторах
В В Елисеев
Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
Email: yeliseyev@inbox.ru
195251, г. Санкт- Петербург, Политехническая ул., 29
Т В Зиновьева
Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
Email: tatiana.zinovieva@gmail.com
195251, г. Санкт- Петербург, Политехническая ул., 29
Список литературы
- Базаренко Н.А., Ворович И.И. Асимптотическое поведение решения задач теории упругости для полого цилиндра конечной длины при малой толщине // Прикладная математика и механика. - 1965. - Т. 29, вып. 6. - С. 1035-1062.
- Бидерман В.Л. Механика тонкостенных конструкций. - М.: Ма-шиностроение, 1977. - 485 с.
- Биргер И.А. Стержни, пластинки, оболочки. - М.: Наука, 1992. - 392 с.
- Гольденвейзер А.Л. Теория упругих тонких оболочек. - М.: Наука, 1976. - 512 c.
- Гольденвейзер А.Л., Лидский В.Б., Товстик П.Е. Свободные ко-лебания тонких упругих оболочек. - М.: Наука, 1979. - 383 c.
- Доннелл Л.Г. Балки, пластины и оболочки. - М.: Наука, 1982. - 568 с.
- Еремеев В.А., Зубов Л.М. Механика упругих оболочек. - М.: Наука, 2008. - 280 с.
- Новожилов В.В., Черных К.Ф., Михайловский Е.М. Линейная теория тонких оболочек. - Л.: Политехника, 1991. - 656 с.
- Петрашкевич В. Геометрически нелинейные теории тонких упругих оболочек // Успехи механики - 1989. - Т. 12 - С. 51-130.
- Чернина В.С. Статика тонкостенных оболочек вращения. - М.: Наука, 1968. - 456 c.
- Lewicka M., Pakzad M.R. The infinite hierarchy of elastic shell mod-els: some recent results and a conjecture // Infinite Dimensional Dy-namical Systems. Series: Fields Institute Communications. - Springer, 2013. - Vol. 64. - Р. 407-420. doi: 10.1007/978-1-4614-4523-4_16
- Steigmann D.J. Koiter’s Shell theory from the perspective of three-dimensional nonlinear elasticity // Journal of Elasticity. - 2013. - Vol. 111. - Iss. 1. - P. 91-107.
- Yaghoubshahi M., Asadi E., Fariborz S.J. A Higher-order shell model applied to shells with mixed boundary conditions // Journal of Mechanical Engineering Science. - 2011. - Vol. 225. - No. 2. - P. 292-303. doi: 10.1243/09544062JMES2050
- Елисеев В.В. Механика упругих тел. - СПб.: Изд-во С.-Пе¬терб. гос. политехн. ун-та, 2003. - 336 с.
- Елисеев В.В. К нелинейной теории упругих оболочек // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного технического университета. - 2006. - № 3. - С. 35-39.
- Berdichevsky V.L. Variational principles of continuum mechanics. Vol. 2. Applications. - Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2009. - 1014 p.
- Eliseev V., Vetyukov Yu. Finite deformation of thin shells in the con-text of analytical mechanics of material surfaces // Acta Mechanica. - 2010. - Vol. 209. - Iss. 1-2. - P. 43-57. doi: 10.1007/s00707-009-0154-7
- Eliseev V., Vetyukov Yu. Theory of shells as a product of analytical technologies in elastic body mechanics // Shell Structures: Theory and Applications. - 2014. - Vol. 3. - P. 81-85.
- Зиновьева Т.В. Вычислительная механика упругих оболочек вращения в машиностроительных расчетах // Современное машиностроение. Наука и образование: материалы 2-й Междунар. науч.-практ. конф. - Санкт-Петербург, 2012. - C. 335-343.
- Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.Г. Численные методы. - М.: Бином. Лаборатория знаний, 2011. - 640 с.
- Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы. - М.: Наука, 1989. - 432 с.
- Borwein J.M., Skerritt M.B. An introduction to modern mathematical computing: with Mathematica. - Springer, 2012. - Vol. XVI. - 224 p.