Stress-Strain State of an Orthotropic Rectangular Plate Simply Supported on All Sides

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

Abstract. In view of the wide application of composite structures in engineering practice, an important task is to study their stress-strain state under the action of various loads. An orthotropic rectangular plate simply supported on four sides was considered. The stress-strain state of the plate under the action of a normally applied load was investigated. General analytical expressions are obtained that allow determining the stress-strain state in an orthotropic plate for different geometric parameters of the plate, for different elastic characteristics of the plate material and for different dimensions of the loading area. Using the derived general analytical expressions, various particular solutions can be obtained: under the action of a normal load applied over the entire surface of the plate, under the action of local and concentrated loads. The results of calculations of an orthotropic carbon fiber plate under the action of a uniformly distributed load applied over the entire surface of the plate are presented as a test problem. To obtain the resolving differential equation, operational calculus associated with the Laplace transform was used.

Авторлар туралы

Kamil Shagivaleev

Saratov State Technical University named after Yu.A. Gagarin

Email: kfshag@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0001-6962-9355
SPIN-код: 9726-5456

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Building Materials, Structures and Technologies

77 Politechnicheskaya St, Saratov, 410054, Russian Federation

Dmitry Surnin

Saratov State Technical University named after Yu.A. Gagarin

Email: dasurnin98@mail.ru
ORCID iD: 0009-0005-5373-8804
SPIN-код: 9654-2120

Postgraduate student of the Department of Transport Construction

77 Politechnicheskaya St, Saratov, 410054, Russian Federation

Elena Surnina

Saratov State Technical University named after Yu.A. Gagarin

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: eksurnina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2500-1256
SPIN-код: 5584-2282

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Transport Construction

77 Politechnicheskaya St, Saratov, 410054, Russian Federation

Әдебиет тізімі

  1. Leng B., Xu H., Yan Y., Wang K., Yang G., Meng Y. An Analytical Solution for the Bending of Anisotropic Rectangular Thin Plates with Elastic Rotation Supports. Buildings. 2024;14(3):756. https://doi.org/10.3390/buildings14030756
  2. Lim C.W., Cui S., Yao W. On new symplectic elasticity approach for exact bending solutions of rectangular thin plates with two opposite sides simply supported. International Journal of Solids and Structures. 2007;44(16):5396–5411. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2007.01.007
  3. Goloskokov D.P., Matrosov A.V. Method of initial functions in analyses of the bending of a thin orthotropic plate clamped along the contour. Bulletin of Saint Petersburg University. Applied Mathematics. Computer Science. Control Processes. 2021;17(4):330–344. (In Russ.) https://doi.org/10.21638/11701/spbu10.2021.402 EDN: RIFCWU
  4. Eburlitu F., Alatancang L. Analytical bending solutions of clamped orthotropic rectangular thin plates with the symplectic superposition method. Applied Mathematics and Mechanics. 2018;39(3):311–323. https://doi.org/10.21656/1000-0887.380092
  5. Mbakogu F.C., Pavloviс M.N. Bending of clamped orthotropic rectangular plates: A variational symbolic solution. Computers and Structures. 2000;77(2):117–128. https://doi.org/10.1016/S0045-7949(99)00217-5 EDN: XNRNDF
  6. Germider O.V., Popov V.N. Mathematical modeling of bending of a thin orthotropic plate clamped along the contour Vestnik of Saint Petersburg University. Applied Mathematics. Computer Science. Control Processes. 2024;20(3):310–323. https://doi.org/10.21638/spbu10.2024.301
  7. Korobko A.V., Savin S.Yu. Calculation of rectangular orthotropic plates with homogeneous boundary conditions with usage of interpolation technique by shape factor. Structural Mechanics and Analysis of Constructions. 2011;(1):11–15. (In Russ.) EDN: NDLOUX
  8. Li R., Zhong Y., Tian B., Yu L. On the finite integral transform method for exact bending solutions of fully clamped orthotropic rectangular thin plates. Applied Mathematics Letters. 2009;22:1821–1827. https://doi.org/10.1016/j.aml.2009.07.003
  9. Li R., Tian B., Zhong Y. Analytical bending solutions of free orthotropic rectangular thin plates under arbitrary loading. Meccanica. 2013;48(10):2497–2510. https://doi.org/10.1007/s11012-013-9764-1
  10. An C., Gu J., Su J. Exact solution of bending problem of clamped orthotropic rectangular thin plates. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2016;38(2):601–607. https://doi.org/10.1007/s40430-015-0329-1 EDN: XPEDZJ
  11. Zhang S., Xu L. Bending of rectangular orthotropic thin plates with rotationally restrained edges: A finite integral transform solution. Applied Mathematical Modelling. 2017;46:48–62. https://doi.org/10.1016/j.apm.2017.01.053
  12. Zhang S., Xu L. Analytical solutions for flexure of rectangular orthotropic plates with opposite rotationally restrained and free edges. Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2018;18:965–972. https://doi.org/10.1016/j.acme.2018.02.005
  13. He Y., Duan M., Su J. Bending of rectangular orthotropic plates with rotationally restrained and free edges: Generalized integral transform solutions. Engineering Structures. 2021;247:113129. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.113129
  14. Xu Q., Yang Z., Ullah S., Zhang J., Gao Y. Analytical bending solutions of orthotropic rectangular thin plates with two adjacent edges free and the others clamped or simply supported using finite integral transform method. Advances in Civil Engineering. 2020;2020:8848879. https://doi.org/10.1155/2020/8848879
  15. Fu G., Tuo Y., Su, B., Shi C., Su J. Bending of variable thickness rectangular thin plates resting on a double-parameter foundation: Integral transform solution. Engineering Computations. 2022;39(7):2689–2704. https://doi.org/10.1108/EC-11-2021-0692
  16. Firsanov V.V., Gavva L.M. Analysis of edge effects and main stress-strain state of structurally-anisotropic aircraft panels comprising composite materials in refined theory. Composite materials constructions. 2021;1(161):3–9. (In Russ.) https://doi.org/10.52190/2073-2562_2021_1_3 EDN: SBEAFX
  17. Sukhoterin M.V., Sosnovskaya A.A. Stability of a highly elastic rectangular plate with clamped-free edges under uniaxial compression. Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics. 2024;24(2):276–283. (In Russ.) http://doi.org/10.17586/2226-1494-2024-24-2-276-283 EDN: KGNTES
  18. Treshchev A.A., Yushchenko N.S. To calculation of orthotropic plate with considering the nonlinear dependence of rigidity characteristics on the type of stress state. Fundamental search and applied research of the RAASN on scientific support for the development of architecture, urban planning and the construction industry of the Russian Federation in 2022-2023: scientific works of RAASN. In 2 volumes. Moscow: ASV Publ.; 2024. P. 429–437. (In Russ.) EDN: IFGRJM
  19. Eshmatov B.Kh., Mirsaidov M.M., Abdikarimov R.A., Vatin N.I. Buckling of a viscoelastic anisotropic fiber reinforced plate under rapidly increasing shear load. Magazine of Civil Engineering. 2024;17(5):12910. https://doi.org/10.34910/MCE.129.10
  20. Lekhnitsky S.G. Anisotropic plates. Moscow, Leningrad. Gostekhizdat Publ.; 1947. (In Russ.)
  21. Bazhanov V.L., Goldenblat I.I., Kopnov V.A., Pospelov A.D., Sinyukov A.M. Fiberglass Plates and Shells. I.I. Goldenblat (ed.). Moscow: Vysshaya Shkola Publ.; 1970. (In Russ.)
  22. Aramanovich I.G., Lunts G.L., Elsgolts L.E. Functions of a complex variable. Operational calculus. Stability theory. Moscow: Nauka Publ.; 1968. (In Russ.)
  23. Bateman G., Erdelyi A. Tables of integral transforms. Vol. 1. Fourier, Laplace, Mellin transforms. Moscow: Nauka Publ.; 1969. (In Russ.) Available from: https://djvu.online/file/rt93OK3K3rn0L (accessed: 20.05.2025).
  24. Smerdov A.A., Buyanov I.A., Chudnov I.V. Analysis of optimal combinations of requirements to developed CFRP for large space-rocket designs. BMSTU Journal of Mechanical Engineering. 2012;8:70–77. (In Russ.) EDN: PBJFXB
  25. Timoshenko S.P., Woinowsky-Krieger S. Theory of Plates and Shells. McGraw-Hill, New York; 1959.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
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».