Итерационные методы построения решения уравнений незамкнутых оболочек

Обложка

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.

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. 6

Евгения 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. 6

Список литературы

  1. 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
  2. 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.)
  3. 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.)
  4. Iesan D., Ciarletta M. Non-classical elastic solids. Longman scientific and technical. Harlow: Wiley; 1993. https://doi.org/10.1201/9781003062264
  5. 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.
  6. 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.)
  7. Annin B. D., Karpov E.V. Elements of mechanics of composites. Novosibirsk: Novosibirsk State University; 2016.
  8. 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
  9. Ambartsumyan S.A. Micropolar theory of shells and plates. 2nd ed. Yerevan: Publishing House of NAS RA “Gitutyun”; 2013. (In Russ.)
  10. Ambartsumyan S.A. General theory of anisotropic shells. Mocow: Nauka Publ.; 1982. (In Russ.)
  11. 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
  12. 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.
  13. 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
  14. 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
  15. 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
  16. Vinogradova Yu.V. Nonlinear dynamic models of micropolar media. Nizhny Novgorod: Nizhny Novgorod State University; 2011.
  17. 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
  18. 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
  19. 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
  20. 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
  21. 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
  22. 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
  23. Zveryaev E.M. The consistent theory of shells. Prikladnaya Matematika i Mekhanika. 2016;80(5):580–596. (In Russ.)
  24. 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
  25. Kevorkian J., Cole J.D. Perturbation Methods in Applied Mathematics. New York: Springer; 1981. https://doi.org/10.1007/978-1-4757-4213-8
  26. Naife A. Introduction to perturbation methods. Moscow: Mir Publ.; 1984. (In Russ.)
  27. Goldenweiser A.L. Theory of elastic thin shells. Moscow: Nauka Publ.; 1976. (In Russ.)
  28. Kamke E. Handbook of ordinary differential equations. Moscow: Nauka Publ.; 1971. (In Russ.)
  29. 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.
  30. 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

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

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».