Geometry and static analysis of thin shells in the form of a diagonal translation surface of the velaroidal type

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The author presents the results of a study of the geometry and stress-strain state of a surface with a frame of three flat curves in coordinate planes, which have found application today mainly in the shipbuilding industry. The purpose of the work is to identify from the point of view of the stress-strain state from the action of a constant uniformly distributed load the most optimal shell of a diagonal transfer of a velaroidal type with the same main frame of three superellipses. The static calculation was performed using the SCAD program based on the finite element method, designed to perform strength calculations of various types and purposes of structures. The influence of parametric equations for defining a surface depending on the generative family of the same type of cross sections on the distribution pattern of normal stresses and bending moments is shown. The results obtained can help architects and designers with choosing the shape of shells for new projects.

About the authors

Olga O. Aleshina

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Author for correspondence.
Email: xiaofeng@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8832-6790
SPIN-code: 8550-4986

PhD, Assistant, Department of Civil Engineering, Academy of Engineering

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

References

  1. Krivoshapko S.N. Algebraic ship hull surfaces with a main frame from three plane curves in coordinate planes. RUDN Journal of Engineering Research. 2022;23(3):207–212. (In Russ.) http://doi.org/10.22363/2312-8143-2022-23-3-207-212
  2. Gardner M. “Piet Hein’s Superellipse”, Mathematical Carnival. A new round-up of tantalizers and puzzles from scientific American. New York: Vintage Press; 1977. p. 240–254.
  3. Alborova L.A., Strashnov S.V. Surfaces of congruent sections of pendulum type on cylinders with generatrix superellipses. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2022;18(1):64–72. http://doi.org/10.22363/1815-5235-2022-18-1-64-72
  4. Krivoshapko S.N., Ivanov V.N. Encyclopedia of analytical surfaces. Moscow: Librocom Publ.; 2010. (In Russ.)
  5. Alborova L.A. Opportunities of velaroidal shells // Engineering Systems – 2020: Proceedings of the Scientific and Practical Conference with International Participation Dedicated to the 60th Anniversary of the Peoples' Friendship University of Russia (vol. 1, pp. 59–65). Moscow: RUDN University; 2020. (In Russ.)
  6. Krivoshapko S.N., Gil-Oulbe M. Geometry and strength of a shell of velaroidal type on annulus plan with two families of sinusoids. International Journal of Soft Computing and Engineering. 2013;3(3):71–73.
  7. Krivoshapko S.N., Alyoshina O.O., Ivanov V.N. Static analysis of shells with middle surfaces containing the main frame from three given superellipses. Structural Mechanics and Analysis of Constructions. 2022;(6):18–27. http://doi.org/10.37538/0039-2383.2022.6.18.27
  8. Karnevich V.V. Generating hydrodynamic surfaces by families of Lame curves for modelling submarine hulls. RUDN Journal of Engineering Research. 2022;23(1):30–37. http://doi.org/10.22363/2312-8143-2022-23-1-30-37
  9. Karpilovskii V.S., Kriksunov E.Z., Malyarenko A.A., Mikitarenko M.A., Perelmuter A.V., Perelmuter M.A. Computer system SCAD. Moscow: SCAD SOFT; 2021.
  10. Zienkiewicz O.C., Taylor R.L. The finite element method. Vol. 1. The basis. Oxford: Butterworth-Heinemann; 2000.
  11. Aleshina O.O., Ivanov V.N., Cajamarca-Zuniga D. Stress state analysis of an equal slope shell under uniformly distributed tangential load by different methods. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2021;17(1):51–62. http://doi.org/10.22363/1815-5235-2021-17-1-51-62
  12. Aleshina O., Cajamarca D., Barbecho J. Numerical comparative analysis of a thin-shell spatial structure for the Candela’s Cosmic Rays Pavilion. Advances in the Astronautical Sciences. 2021;174:741–752.
  13. Adriaenssens S., Block P., Veenendaal D., Williams C.J. K. Shell structures for architecture: form finding and optimization. London; 2014. http://doi.org/10.4324/9781315849270
  14. Mamieva I.А. Ruled algebraic surfaces with a main frame from three superellipses. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2022;18(4):387–395. (In Russ.) https://doi.org/10.22363/1815-5235-2022-18-4-387-395
  15. Mingalimova V.R. Application of the transfer surface for the formation of composite shells. Days of Student Science: Proceedings of the Scientific and Technical Conference on the Results of Research Work of Students of the Institute of Digital Technologies and Modeling in Construction (ICTMS) NRU MGSU. Moscow; 2022. p. 104–107. (In Russ.)
  16. Korotich A.V. Innovative solutions for architectural shells: an alternative to traditional construction. Academic Bulletin UralNIIproekt RAASN. 2015;(4):70–75. (In Russ.)
  17. Mamieva I.А., Gbaguidi-Aisse G.L. Influence of the geometrical researches of rare type surfaces on design of new and unique structures. Building and Reconstruction. 2019;(5):23–34.
  18. Krivoshapko S.N. Shell structures and shells at the beginning of the 21st century. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2021;17(6):553–561. https://doi.org/10.22363/1815-5235-2021-17-6-553-561

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».