Влияние кругового отверстия на напряженное состояние оболочки произвольной гауссовой кривизны

Аннотация


Работа посвящена определению напряженно-деформированного состояния изотропной оболочки произвольной гауссовой кривизны с круговым отверстием, расположенным в центре конструкции. Оболочка находится под действием осевого растяжения или внутреннего давления. Использовались уравнения теории пологих изотропных оболочек, которые совпадают с уравнениями теории изотропных оболочек с большим показателем изменяемости. Были задействованы интегральное преобразование Фурье, теория обобщенных функций. В результате задача сведена к решению системы граничных интегральных уравнений. Одно из преимуществ использования метода граничных интегральных уравнений для исследования напряженно-деформированного состояния оболочек, ослабленных отверстием, состоит в возможности определять искомые величины непосредственно на контуре отверстия, не вычисляя их на всей поверхности оболочки. Для получения ядер сингулярных интегральных уравнений были использованы интегральные представления перемещений и фундаментальные решения уравнений статики пологих изотропных оболочек. В качестве неизвестных функций использовались комбинации перемещений, углов поворота и их производных. Аналитические выкладки существенно упрощаются, если считать неизвестными на контуре не четыре функции, как это принято, а пять. В данной работе в качестве пятого уравнения используется дифференциальное уравнение, связывающее неизвестные функции. При численном решении задачи для сведения системы интегральных уравнений к системе линейно-алгебраических уравнений использовались специальные квадратурные формулы для интегралов типа Коши, если неизвестные функции имели корневую особенность на концах промежутка интегрирования. Для сведения дифференциального уравнения к линейно-алгебраическому уравнению использовался метод конечных разностей. Приведены результаты значений коэффициентов концентрации напряжений в зависимости от кривизны изотропной оболочки. Также было произведено сравнение результатов с другими исследователями.

Об авторах

Е Н Довбня

Донецкий национальный университет, Донецк, Украина

83055, Украина, г. Донецк, ул. Университетская, 24 доктор физико-математических наук, профессор, профессор кафедры прикладной механики и компьютерных технологий Донецкого национального университета

Н А Крупко

Донецкий национальный университет, Донецк, Украина

Email: nataliekrupko@gmail.com
83055, Украина, г. Донецк, ул. Университетская, 24 аспирант кафедры прикладной механики и компьютерных технологий Донецкого национального университета

Список литературы

  1. Лурье А.И. Статика тонкостенных упругих оболочек. - Л.: Гостехиздат, 1947. - 252 с.
  2. Шевляков Ю.А. Напряжение в сферическом днище, ослабленном круговым вырезом // Инж. сб. - М: Наука, 1956. - Вып. 24. - С. 226-230.
  3. Dyke P. Stresses about a circular hole in a cylindrical shell // ATAA Journ. - 1967. - Vol. 5. - No. 9. - P. 87-91.
  4. Lekkerkerker J.G. On the stress distribution in cylindrical shells weakened by a circular hole. - Delft: Vitgeverij Waltman, 1965.
  5. Пирогов И.М. Влияние кривизны на распределение напряжений около отверстия в цилиндрической оболочке // Прикл. механика. - 1965. - Т. 1, № 12. - С. 116-119.
  6. Именитов Л.Б. Задача о сферической оболочке с неподкрепленным отверстием // Инженерный журнал. - 1963. - Т. 3, № 1. - С. 93-100.
  7. Сяський А.А., Лунь Е.И. Напряженное состояние изотропной сферической оболочки с круговым отверстием // Прикладная механика. - 1974. - Т. 10, № 8. - С. 98-102.
  8. Савин Г.Н. Распределение напряжений около отверстий. - Киев: Наук. думка, 1968. - 888 с.
  9. Методы расчета оболочек: в 5 т. Т.1. Теория тонких оболочек, ослабленных отверстиями / А.Н. Гузь [и др.]. - Киев: Наук. думка, 1980. - 636 с.
  10. Закора С.В., Чехов В.Н., Шнеренко К.И. О концентрации напряжений около кругового отверстия в трансверсально-изотропной сферической оболочке // Прикл. механика. - 2004. - Т. 40, № 12. - С. 99-106.
  11. Loo Wen-da, Cheng Yao-shun. The effect of transverse shear deformation on stress concentration factors for shallow shells with a small circular hole // Applied Mathematics and Mechanics. - 1991. - Vol. 12(2). - Р. 195-202.
  12. Шевченко В.П., Закора С.В. О влиянии сдвиговой жесткости на напряженное состояние в транстропной сферической оболочке с двумя круговыми отверстиями при их сближении // Доповіді Національної академії наук України. - 2010. - № 12. - С. 56-62
  13. Хома И.Ю., Стрыгина О.А. Напряженное состояние пологой сферической оболочки с круговым отверстием, на поверхности которого заданы касательные напряжения // Теоретическая и прикладная механика. - 2010. - № 1 (47). - С. 62-68.
  14. Nitin K.J. Analysis of Stress Concentration and Deflection in Isotropic and Orthotropic Rectangular Plates with Central Circular Hole under Transverse Static Loading // World Academy of Science, Engineering and Technology. - 2009. - Vol. 36. - P. 407-413.
  15. Reissner E., Wan F.Y.M. Further considerations of stress concentration problems for twisted or sheared shallow spherical shells // International Journal Solids Structures. - 1994. - Vol. 31. - No. 16. - P. 2153-2165.
  16. Hsu Chin-yun, Yeh Kai-yuan. The General Solution of Bending of a Spherical Thin Shallow Shell with a Circular Hole at the Center under Arbitrary Transverse Loads // Applied Mathematics and Mechanics. - 1980. - Vol. 1. - No. 3. - P. 341-356.
  17. Чернышенко И.С., Сторожук Е.А., Харенко С.Б. Упругопластическое состояние гибких конических оболочек с круговым вырезом при осевом растяжении // Прикладная механика. - 2011. - Т. 47, № 6. - С. 86-92.
  18. Довбня Е.Н. Деформация контура кругового отверстия в ортотропных оболочках при растягивающей нагрузке // Вiсник Донец. ун-ту. Сер. А. - 2000. - № 1. - C. 51-55.
  19. Довбня Е.Н. Напряженно-деформированное состояние ортотропной оболочки с круговым отверстием // Теорет. и прикл. механика. - 1997. - № 27. - С. 154-158.
  20. Довбня К.М. Розвиток методу граничних iнтегральних рiвнянь в теорiї ортотропних оболонок з розрiзами та отворами: дис. … д-ра фiз.-мат. наук. - Донецьк, 2001. - 362 с.
  21. Довбня Е.Н. Система граничных интегральных уравнений для ортотропных оболочек нулевой и отрицательной кривизн, ослабленных разрезами и отверстиями // Вісник Донец. ун-ту. Сер. А: природничі науки. - 1998. - Вип. 2. - С. 45-52.
  22. Гольденвейзер А.Л. Теория упругих тонких оболочек. - М.: Наука. - 1976. - 512 с.
  23. Власов В.З. Избранные труды: в 3 т. Т. 1. - М.: Изд-во АН СССР, 1962. - 528 с.
  24. Панасюк В.В., Саврук М.П., Дацышин А.П. Распределение напряжений около трещин в пластинах и оболочках. - Киев: Наук. думка. - 1976. - 444 с.

Статистика

Просмотры

Аннотация - 85

Cited-By


PlumX


© Довбня Е.Н., Крупко Н.А., 2014

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах