Отправить статью по E-mail 
Моделирование динамического термоупруговязкопластического деформирования гибких пологих армированных оболочек
- Авторы: Янковский А.П.1
-
Учреждения:
- Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
- Выпуск: Том 87, № 2 (2023)
- Страницы: 280-302
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0032-8235/article/view/138858
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0032823523020157
- EDN: https://elibrary.ru/UBHYJV
- ID: 138858
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Разработана математическая модель неизотермического упруговязкопластического деформирования гибких пологих оболочек с многонаправленными структурами армирования. Волновые процессы и слабое сопротивление поперечным сдвигам в искривленных панелях моделируется в рамках теории изгиба Амбарцумяна. Геометрическая нелинейность задачи учитывается в приближении Кармана. Компоненты композиции предполагаются изотропными материалами, а их пластичность описывается теорией течения с функцией нагружения, зависящей от скорости деформирования и температуры. Учтена связанность термомеханической задачи при динамическом нагружении композитных пологих оболочек. В поперечном направлении конструкций температура аппроксимирована полиномом 7-го порядка. Сформулированная двумерная нелинейная начально-краевая задача решена с использованием явной численной схемы шагов по времени. Исследовано термоупруговязкопластическое и термоупругопластическое поведение ортогонально армированных в двух тангенциальных направлениях стеклопластиковых и металлокомпозитных пологих оболочек, нагруженных в поперечном направлении воздушной взрывной волной. Показано, что гибкие искривленные стеклопластиковые панели в отдельных точках могут дополнительно нагреваться на 14…27°C, а аналогичные металлокомпозитные конструкции – на 70°C и более. Пиковые значения температуры при этом удерживаются на кратковременных интервалах – порядка долей 1 мс. Продемонстрировано, что в отличие от гибких пластин аналогичные пологие оболочки (с такой же структурой армирования и с такими же характерными размерами) при динамическом нагружении в поперечном направлении необходимо рассчитывать не только при учете зависимости пластических свойств компонентов композиции от скорости их деформирования, но и при учете теплового отклика в таких тонкостенных конструкциях. Более интенсивное неупругое деформирование искривленных композитных панелей наблюдается при их нагружении со стороны выпуклой лицевой поверхности.
Об авторах
А. П. Янковский
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: lab4nemir@rambler.ru
Россия,
Новосибирск
Список литературы
- Bannister M. Challenger for composites into the next millennium – a reinforcement perspective // Composites. 2001. Pt. A 32. P. 901–910.
- Mouritz A.P., Gellert E., Burchill P., Challis K. Review of advanced composite structures for naval ships and submarines // Compos. Struct. 2001. V. 53. № 1. P. 21–42.
- Gill S.K., Gupta M., Satsangi P. Prediction of cutting forces in machining of unidirectional glass-fiber-reinforced plastic composites // Frontiers Mech. Eng. 2013. V. 8. № 2. P. 187–200.
- Soutis C. Fibre reinforced composites in aircraft construction // Progress in Aerosp. Sci. 2005. V. 41. № 2. P. 143–151.
- Абросимов Н.А., Баженов В.Г. Нелинейные задачи динамики композитных конструкций. Н. Новгород: Изд-во ННГУ, 2002. 400 с.
- Kazanci Z. Dynamic response of composite sandwich plates subjected to time-dependent pressure pulses // Int. J. Non-Lin. Mech. 2011. V. 46. P. 807–817.
- Соломонов Ю.С., Георгиевский В.П., Недбай А.Я., Андрюшин В.А. Прикладные задачи механики композитных цилиндрических оболочек. М.: Физматлит, 2014. 408 с.
- Димитриенко Ю.И. Механика композитных конструкций при высоких температурах. М.: Физматлит, 2019. 448 с.
- Справочник по композитным материалам: В 2-х кн. Кн. 1 / ред. Любин Дж. М.: Машиностроение, 1988. 448 с.
- Композиционные материалы. Справочник / Под ред. Карпиноса Д.М. Киев: Наук. думка, 1985. 592 с.
- Leu S.-Y., Hsu H.-C. Exact solutions for plastic responses of orthotropic strain-hardening rotating hollow cylinders // Int. J. Mech. Sci. 2010. V. 52. P. 1579–1587.
- Vena P., Gastaldi D., Contro R. Determination of the effective elastic-plastic response of metal-ceramic composites // Int. J. Plasticity. 2008. V. 24. P. 483–508.
- Brassart L., Stainier L., Doghri I., Delannay L. Homogenization of elasto-(visco) plastic composites based on an incremental variational principle // Int. J. Plasticity. 2012. V. 36. P. 86–112.
- Ахундов В.М. Инкрементальная каркасная теория сред волокнистого строения при больших упругих и пластических деформациях // Механ. композ. матер. 2015. Т. 51. № 3. С. 539–558.
- Alderliesten R.C., Benedictus R. Modelling of impact damage and dynamics in fibre-metal laminates. – A review // Int. J. Impact Eng. 2014. V. 67. P. 27–38.
- Qatu M.S., Sullivan R.W., Wang W. Recent research advances on the dynamic analysis of composite shells: 2000–2009 // Compos. Struct. 2010. V. 93. P. 14–31.
- Янковский А.П. Моделирование термоупруговязкопластического деформирования гибких армированных пластин // ПММ. 2022. Т. 86. № 1. С. 121–150. https://doi.org/10.31857/S003282352201009X
- Безухов Н.И., Бажанов В.Л., Гольденблат И.И., Николаенко Н.А., Синюков А.М. Расчеты на прочность, устойчивость и колебания в условиях высоких температур / Под ред. Гольденблата И.И. М.: Машиностроение, 1965. 567 с.
- Белл Дж. Экспериментальные основы механики деформируемых твердых тел. В 2-х частях. Ч. II. Конечные деформации. М.: Наука, 1984. 432 с.
- Грешнов В.М. Физико-математическая теория больших необратимых деформаций металлов. М.: Физматлит, 2018. 232 с.
- Reissner E. On transverse vibrations of thin shallow elastic shells // Quart. Appl. Math. 1955. V. 13. № 2. P. 169–176.
- Богданович А.Е. Нелинейные задачи динамики цилиндрических композитных оболочек. Рига: Зинатне, 1987. 295 с.
- Амбарцумян С.А. Общая теория анизотропных оболочек. М.: Наука, 1974. 446 с.
- Reddy J.N. Mechanics of Laminated Composite Plates and Shells: Theory and Analysis. N.Y.: CRC Press, 2004. 831 p.
- Андреев А. Упругость и термоупругость слоистых композитных оболочек. Математическая модель и некоторые аспекты численного анализа. Saarbrucken (Deutschland): Palmarium Acad. Pub., 2013. 93 с.
- Куликов Г.М. Термоупругость гибких многослойных анизотропных оболочек // Изв. РАН. МТТ. 1994. № 2. С. 33–42.
- Пикуль В.В. Механика оболочек. Владивосток: Дальнаука, 2009. 536 с.
- Houlston R., DesRochers C.G. Nonlinear structural response of ship panels subjected to air blast loading // Computers&Struct. 1987. V. 26. № 1/2. P. 1–15.
- Малмейстер А.К., Тамуж В.П., Тетерс Г.А. Сопротивление жестких полимерных материалов. Рига: Зинатне, 1972. 500 с.
- Хажинский Г.М. Модели деформирования и разрушения металлов. М.: Научный мир, 2011. 231 с.
- Рихтмайер Р., Мортон К. Разностные методы решения краевых задач. М.: Мир, 1972. 418 с.
- Луканин В.Н., Шатров М.Г., Камфер Г.М., Нечаев, С.Г. Иванов И.Е., Матюхин Л.М., Морозов К.А. / Под ред. Луканина В.Н. Теплотехника. М.: Высш. шк., 2003. 671 с.
- Зуев Л.Б., Данилов В.И. Физические основы прочности материалов: Учебное пособие. Долгопрудный: Изд. Дом “Интеллект”, 2013. 376 с.
Дополнительные файлы
