Итерационные методы построения решения уравнений незамкнутых оболочек
- Авторы: Зверяев Е.М.1,2, Тупикова Е.М.1
-
Учреждения:
- Российский университет дружбы народов
- Московский авиационный институт
- Выпуск: Том 17, № 6 (2021): Перспективы применения оболочечных структур и тонких оболочек в первой половине XXI в.
- Страницы: 588-607
- Раздел: Теория тонких оболочек
- URL: https://journals.rcsi.science/1815-5235/article/view/325656
- DOI: https://doi.org/10.22363/1815-5235-2021-17-6-588-607
- ID: 325656
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Предложен общий метод построения решения уравнений замкнутых и открытых тонких оболочек с сохранением порядка дифференциальных уравнений и выполнением всех граничных условий. Соотношения упругости преобразованы к виду, позволяющему в соответствии с ранее предложенным методом Сен-Венана - Пикара - Банаха произвести итерационное вычисление всех искомых неизвестных задачи. Процедура построения решения сводится к замене восьми дифференциальных уравнений первого порядка исходной системы теории оболочек на восемь соответствующих интегральных уравнения с малым множителем, имеющим смысл отношения ширины оболочки к ее длине или изменяемости напряженно-деформированного состояния в поперечном направлении. Вычисленные путем прямого интегрирования пятнадцать неизвестных исходной задачи выражены через пять основных неизвестных. Выполнение граничных условий на длинных сторонах полосы приводит к решению восьми обыкновенных дифференциальных уравнений для медленно меняющихся и быстро меняющихся компонентов основных неизвестных. Медленно меняющиеся компоненты описывают классическое напряженно-деформированное состояние. Быстро меняющиеся - определяют краевые эффекты в точках разрыва непрерывности медленно меняющегося классического решения и выполнение неудовлетворенных ими граничных условий из-за понижения порядка дифференциальных уравнений классической теории, основанной на гипотезе Кирхгофа. В общем случае решение представляется в виде асимптотических рядов по малому параметру изменяемости с коэффициентами в виде степенных рядов по поперечной координате. Изложение проиллюстрировано примером построения итерационного процесса для длинной круговой цилиндрической панели. В силу теоремы о неподвижной точке итерационный процесс является сходящимся.
Ключевые слова
Об авторах
Евгений Михайлович Зверяев
Российский университет дружбы народов; Московский авиационный институт
Email: zveriaev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8097-6684
доктор технических наук, профессор кафедры проектирования сложных механических систем; профессор департамента строительства, Инженерная академия
Российская Федерация, 125993, Москва, Волоколамское шоссе, д. 4; Российская Федерация, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6Евгения Михайловна Тупикова
Российский университет дружбы народов
Автор, ответственный за переписку.
Email: tupikova-em@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0001-8742-3521
кандидат технических наук, доцент департамента строительства, Инженерная академия
Российская Федерация, 117198, Москва, Миклухо-Маклая, д. 6Список литературы
- Tovstik P.E. On the non-classic models of beams, plates and shells. Izvestiya of Saratov University. New Series. Series: Mathematics. Mechanics. Informatics. 2008;8(3):72–85. (In Russ.) https://doi.org/10.18500/1816-9791-2008-8-3-72-85
- Tovstik P.E.,Tovstik Т.P. Free vibrations of anisotropic beam. Vestnik of Saint Petersburg University. Mathematics. Mechanics. Astronomy. 2014;(4):599–608. (In Russ.)
- Butenko Yu.I. Variational-asymptotic methods for constructing non-classical models for calculating single-layer and multilayer rods and plates (Doctor of Physical Sciences dissertation). Kazan; 2003. (In Russ.)
- Iesan D., Ciarletta M. Non-classical elastic solids. Longman scientific and technical. Harlow: Wiley; 1993. https://doi.org/10.1201/9781003062264
- Annin B.D., Volchkov Y.M. Nonclassical models of the theory of plates and shells. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2016;57(5):769–776.
- Grigolyuk E.I., Selezov I.T. Non-classical theories of vibrations of rods, plates and shells. Results of Science and Technology. Series: Mechanics of Solid Deformable Bodies (vol. 5). Moscow: VINITI Publ.; 1973. (In Russ.)
- Annin B. D., Karpov E.V. Elements of mechanics of composites. Novosibirsk: Novosibirsk State University; 2016.
- Annin B.D., Baev L.V., Volchkov Y.M. Equation of a layered packet with transverse shears and compression taken into account. Mechanics of Solids. 2014;49(10):59–66. https://doi.org/10.3103/S0025654414010075
- Ambartsumyan S.A. Micropolar theory of shells and plates. 2nd ed. Yerevan: Publishing House of NAS RA “Gitutyun”; 2013. (In Russ.)
- Ambartsumyan S.A. General theory of anisotropic shells. Mocow: Nauka Publ.; 1982. (In Russ.)
- Kirillova I.V., Kossovich L.Y. Refined equations of elliptic boundary layer in shells of revolution under normal shock surface loading. Vestnik of the St. Petersburg University: Mathematics. 2017;50(1): 68–73. https://doi.org/10.3103/S1063454117010058
- Kovalev V.A., Kossovich L.Yu., Taranov O.V. The far field of the Rayleigh wave for an elastic half-strip under the action of an end load. Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Mekhanika Tverdogo Tela. 2005;(5):89–96.
- Zhavoronok S.I. On the variational formulation of the extended thick anisotropic shells theory of I.N. Vekua type. Procedia Engineering. 2015;111:888–895. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.07.164
- Carrera E., Zozulya V.V. Carrera unified formulation (CUF) for the micropolar plates and shells. I. Higher order theory. Mechanics of Advanced Materials and Structures. 2020;29(6):773–795. https://doi.org/10.1080/15376494.2020.1793241
- Zozulya V.V. A higher order theory for shells, plates and rods. International Journal of Mechanical Sciences. 2015;103:40–54. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2015.08.025
- Vinogradova Yu.V. Nonlinear dynamic models of micropolar media. Nizhny Novgorod: Nizhny Novgorod State University; 2011.
- Altenbach J., Altenbach H., Eremeyev V.A. On generalized Cosserat-type theories of plates and shells: a short review and bibliography. Arch. Appl. Mech. 2010;80:73–92. https://doi.org/10.1007/s00419-009-0365-3
- Eremeyev V.A., Pietraszkiewicz W. The nonlinear theory of elastic shells with phase transitions. Journal of Elasticity. 2004;74:67–86. https://doi.org/10.1023/B:ELAS.0000026106.09385.8c
- Altenbach H., Eremeyev V.A. On the linear theory of micropolar plates. Journal of Applied Mathematics and Mechanics. 2009;89(4):242–256. https://doi.org/10.1002/zamm.200800207
- Marin M., Öchsner A., Craciun E.M. A generalization of the Saint-Venant’s principle for an elastic body with dipolar structure. Continuum Mechanics and Thermodynamics. 2020;32:269–278. https://doi.org/10.1007/s00161-019-00827-6
- Marin M., Öchsner A., Othman M.I.A. On the evolution of solutions of mixed problems in thermoelasticity of porous bodies with dipolar structure. Continuum Mechanics and Thermodynamics. 2022;34:491–506. https://doi.org/10.1007/s00161-021-01066-4
- Marin M., Öchsner A., Craciun E.M. A generalization of the Gurtin’s variational principle in thermoelasticity without energy dissipation of dipolar bodies. Continuum Mechanics and Thermodynamics. 2020;32:1685–1694. https://doi.org/10.1007/s00161-020-00873-5
- Zveryaev E.M. The consistent theory of shells. Prikladnaya Matematika i Mekhanika. 2016;80(5):580–596. (In Russ.)
- Zveryaev E.M. Saint-Venant – Picard – Banach method for integrating thin-walled systems equations of the theory of elasticity. Prikladnaya Matematika i Mekhanika. 2019;83(5–6):823‒833. (In Russ.) https://doi.org/10.1134/S0032823519050126
- Kevorkian J., Cole J.D. Perturbation Methods in Applied Mathematics. New York: Springer; 1981. https://doi.org/10.1007/978-1-4757-4213-8
- Naife A. Introduction to perturbation methods. Moscow: Mir Publ.; 1984. (In Russ.)
- Goldenweiser A.L. Theory of elastic thin shells. Moscow: Nauka Publ.; 1976. (In Russ.)
- Kamke E. Handbook of ordinary differential equations. Moscow: Nauka Publ.; 1971. (In Russ.)
- Lindelöf E.L. Sur l'application des méthodes d'approximation successives a l'étude des intégrales réeles des équations différentielles ordinaires. Journal des mathématiques pures et appliquées 4e série. 1894;10:117–128.
- Picard E. Mémoire sur la théorie des équations aux dérivées partielles et la méthode des approximations successives. Journal des mathématiques pures et appliquées 4e série. 1890;6:145–210.
Дополнительные файлы
