Численный анализ собственных колебаний трехслойной пластины, находящейся под действием температурной нагрузки

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Одним из вариантов управления динамическим состоянием тонкостенных элементов конструкции является создание в них предварительных напряжений. В пластинах и оболочках они могут быть индуцированы посредством разнообразных актуаторов, smart-материалов или неупругого деформирования. Деформации, возникающие из-за неравномерного распределения температуры, различных коэффициентов линейного теплового расширения материалов конструкции или ее закрепления, также сказываются на собственных частотах. Это может привести в том числе к нежелательным явлениям, таким как потеря устойчивости или перемещение спектра в область частот, подверженных резонансу. В настоящей работе с помощью метода конечных элементов исследуется влияние температурного нагружения на собственные частоты трехслойной пластины. Полученное решение спектральной задачи сравнивается с результатами других авторов. Рассматриваются пластины с разными компоновками слоев и двумя видами закрепления: консольным и зажатым с двух противоположных торцов. Построены зависимости относительного изменения первых трех собственных частот пластины от приращения температуры. Показано, что возникающее напряженно-деформированное состояние слабо влияет на собственные частоты незакрепленной пластины. Результаты численных расчетов для зажатой с двух сторон пластины демонстрируют, что при увеличении ее жесткости, повышаются критические температуры потери устойчивости.

Об авторах

А. О. Каменских

Институт механики сплошных сред УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: kamenskikh.a@icmm.ru
младший научный сотрудник г. Пермь, ул. Академика Королева, 1

Список литературы

  1. Pradeep V., Ganesan N., Bhaskar K. Vibration and thermal buckling of composite sandwich beams with viscoelastic core // Compos. Struct. 2007. Vol. 81, № 1. P. 60–69.
  2. Prokudin O.A. et al. Dynamic characteristics of three-layer beams with load-bearing layers made of alumino-glass plastic // PNRPU Mech. Bull. 2020. Vol. 2020, № 4. P. 260–270.
  3. Meyers C.A., Hyer M.W. Thermal buckling and postbuckling of symmetrically laminated composite plates // J. Therm. Stress. 1991. Vol. 14, № 4. P. 519–540.
  4. Prabhu M.R., Dhanaraj R. Thermal buckling of laminated composite plates // Comput. Struct. 1994. Vol. 53, № 5. P. 1193–1204.
  5. Chen L.W., Chen L.Y. Thermal buckling of laminated composite plates // J. Therm. Stress. 1987. Vol. 10, № 4. P. 345–356.
  6. Azzara R., Carrera E., Pagani A. Nonlinear and linearized vibration analysis of plates and shells subjected to compressive loading // Int. J. Non. Linear. Mech. 2022. Vol. 141. P. 103936.
  7. Álvarez J.G., Bisagni C. A study on thermal buckling and mode jumping of metallic and composite plates // Aerospace. 2021. Vol. 8, № 2. P. 1–17.
  8. Tong B. et al. Free vibration analysis of fiber-reinforced composite multilayer cylindrical shells under hydrostatic pressure // J. Sound Vib. 2024. Vol. 587. P. 118511.
  9. Kuo S.Y. Flutter of thermally buckled angle-ply laminates with variable fiber spacing // Compos. Part B Eng. 2016. Vol. 95. P. 240–251.
  10. Бочкарев С.А., Лекомцев С.В., Матвеенко В.П. Собственные колебания и устой-чивость функционально-градиентных цилиндрических оболочек вращения под действием механических и температурных нагрузок // Механика ком-позиционных материалов и конструкций. 2015. Vol. 21, № 2. P. 206–220.
  11. Bochkarev S.A., Lekomtsev S.V. Natural vibrations of heated functionally graded cylin-drical shells with fluid // PNRPU Mech. Bull. 2015. Vol. 2015, № 4. P. 19–35.
  12. Bochkarev S.A., Lekomtsev S.V., Matveenko V.P. Hydrothermoelastic Stability of Func-tionally Graded Circular Cylindrical Shells Containing a Fluid // Mech. Compos. Mater. 2016. Vol. 52, № 4. P. 507–520.
  13. Azzara R. et al. Vibration analysis of thermally loaded isotropic and composite beam and plate structures // J. Therm. Stress. 2023. Vol. 46, № 5. P. 369–386.
  14. Champneys A.R. et al. Happy Catastrophe: Recent Progress in Analysis and Exploitation of Elastic Instability // Front. Appl. Math. Stat. 2019. Vol. 5. P. 1–30.
  15. Reis P.M. A Perspective on the Revival of Structural (In) Stability with Novel Opportu-nities for Function: From Buckliphobia to Buckliphilia // J. Appl. Mech. Trans. ASME. 2015. Vol. 82, № 11. P. 1–4.
  16. Zienkiewicz O. The finite element method in structural and soild mechanics / O. Zien-kiewicz, Y. Cheung Citation Key: zienkiewicz1967finite. – McGraw Hill, London, 1967.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

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».