Блочная конечно-элементная модель для послойного анализа напряжённо-деформированного состояния трехслойных  оболочек с нерегулярной структурой

Предлагается блочный конечно-элементный подход для послойного анализа напряженно-деформированного состояния (НДС) трехслойных оболочек с нерегулярной структурой. Заполнитель оболочки может моделироваться необходимым числом конечных элементов по его толщине, что позволяет учесть изменение геометрических и физико-механических свойств материала и параметров НДС по всем трем координатам, к которым отнесена оболочка. Согласно разработанному алгоритму построения конечных элементов (КЭ) заполнителя в качестве поверхностей приведения принимаются внутренняя и внешняя поверхности оболочки и в элементах заполнителя, стыкуемых с несущими слоями, принимается столько же узлов, сколько их в элементах несущих слоев. В качестве узловых неизвестных и аппроксимирующих функций заполнителя принимаются те же обобщенные перемещения и аппроксимации, что и для элементов несущих слоев, что позволяет избежать погрешностей, вызванных разрывом обобщенных перемещений на поверхностях раздела слоев.

Рассмотрен алгоритм построения блочной конечно-элементной модели для послойного анализа НДС на примере нерегулярных трехслойных конических оболочек с моментными несущими слоями и трехмерным заполнителем.

В качестве примера решена задача о напряженном состоянии трехслойной конической оболочки с вырезом и люком, закрытым крышкой.

Ключевые слова

Трехслойные оболочки с нерегулярной структурой, заполнитель, несущие слои, блочная конечно-элементная модель для послойного анализа, оболочка с вырезом, напряженно-деформированное состояние

Получено

12.10.2018

Дата публикации

29.11.2018

Цитировать Скачать pdf Для скачивания PDF необходимо авторизоваться

ГОСТ	Бакулин В. Н. Блочная конечно-элементная модель для послойного анализа напряжённо-деформированного состояния трехслойных оболочек с нерегулярной структурой // Известия Российской академии наук. Механика твердого тела – 2018. – № 4 C. 66-73 [Электронный ресурс]. URL: http://ras.jes.su/mtt/s207987840000145-8-1-ru (дата обращения: 29.04.2024). DOI: 10.31857/S057232990000701-1
MLA	Bakulin, V. "Beam finite element model for layer-by-layer analysis of the stress-strain state of three-layer shells with irregular structure." Izvestiia Rossiiskoi akademii nauk. Mekhanika tverdogo tela 4 (2018):66-73. DOI: 10.31857/S057232990000701-1
APA	Bakulin V. (2018). Beam finite element model for layer-by-layer analysis of the stress-strain state of three-layer shells with irregular structure. Izvestiia Rossiiskoi akademii nauk. Mekhanika tverdogo tela (4), pp.66-73 DOI: 10.31857/S057232990000701-1

Размещенный ниже текст является ознакомительной версией и может не соответствовать печатной.

всего просмотров: 1275

Оценка читателей: голосов 0

1. Васильев В.В. Механика конструкций из композиционных материалов. М.: Ма-шиностроение, 1988. 272 с.

2. Бакулин В.Н., Образцов И.Ф., Потопахин В.А.Динамические задачи нелинейной теории многослойных оболочек: Действие интенсивных термосиловых нагрузок, концентрированных потоков энергии. М.: Физматлит, 1998. 464с.

3. Бакулин В.Н., Острик А.В. Комплексное действие излучений и частиц на тонко-стенные конструкции с гетерогенными покрытиями. М.: Физматлит, 2015. 280 с.

4. Образцов И.Ф., Васильев В.В., Бунаков В.А. Оптимальное армирование оболочек вращения из композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1977. 144с.

5. Васильев В.В., Протасов В.Д., Болотин В.В. и др. Композиционные материалы. Справочник. М.: Машиностроение, 1990. 510с.

6. Vasiliev V.V.Mechanics of Composite Structures. Taylor and Francis, Washington, 1993. 506p.

7. Vasiliev V.V., Morozov E.V. Mechanics and Analysis of Composite Structures. Elsevier, London, 2001. 412p.

8. Vasiliev V.V., Morozov E.V. Advanced Mechanics of Composite Structures. Elsevier, London, 2007. 491p.

9. Vasiliev V.V. Composite Pressure Vessels – Analysis, Design and Manufacturing. Bull Rudge Publishing, 2009. 704p.

10. Бакулин В.Н. Уточненная модель послойного анализа трехслойных нерегулярных конических оболочек//Докл.РАН. 2017. Т.472. №3. С.272–277.

11. Бакулин В.Н. Эффективная модель послойного анализа трехслойных нерегулярных оболочек вращения цилиндрической формы // Докл. РАН., 2018. Т.478. №2. С.148-152.

12. Бакулин В.Н., Бакулин Д.В. Модель послойного анализа напряженно - деформиро-ванного состояния слоисто-неоднородных упругих оболочек вращения // ХI Все-российский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики: сборник трудов (Казань, 20 - 24 августа 2015г.). Казань: Издательство Казанского (Приволжского) федерального университета, 2015. С. 301 - 303.

13. Алфутов Н.А., Зиновьев П.А., Попов Б.Г. Расчет многослойных пластин и оболочек из композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1984. 263 с.

14. Бакулин В.Н. Метод конечных элементов для исследования напряженно-деформированного состояния трехслойных цилиндрических оболочек. М.: ЦНИИ Информации, 1985. 140 с.

15. Рассказов А.О., Соколовская И.И., Шульга Н.А.Теория и расчет слоистых ортотроп-ных пластин и оболочек. Киев: Вища школа, 1986. 191с.

16. Пискунов В.Г., Вериженко В.Е., Присяжнюк В.К., Сипетов В.С., Карпиловский В.С. Расчет неоднородных пологих оболочек и пластин методом конечных элементов. Киев: Вища школа, 1987. 200 с.

17. Бакулин В.Н., Рассоха А.А. Метод конечных элементов и голографическая интер-ферометрия в механике композитов. М.: Машиностроение, 1987. 312с.

18. Рикардс Р.Б. Метод конечных элементов в теории оболочек и пластин. Рига: Зи-натне, 1988. 284 с.

19. Голованов А.И., Тюленева О.Н., Шигабутдинов А.Ф. Метод конечных элементов в статике и динамике тонкостенных конструкций. М.: Физматлит, 2006. 392 с.

20. Каледин В.О., Аульченко С.М., Миткевич А.Б., Решетникова Е.В., Седова Е.А., Шпакова Ю.В. Моделирование статики и динамики оболочечных конструкций из композиционных материалов. М.: Физматлит, 2014. 196с.

21. Бакулин В.Н. Построение аппроксимаций для моделирования напряженно–деформированного состояния несущих слоев и слоев заполнителя трехслойных неосесимметричных цилиндрических оболочек // Мат. моделир. 2006. Т.18. №8. С. 101–110.

22. Бакулин В.Н. Эффективные модели для уточненного анализа деформированного состояния трехслойных неосесимметричных цилиндрических оболочек // Докл. РАН. 2007. Т.414. №5. С.613–617

23. Бакулин В.Н. Построение аппроксимаций и моделей для исследования НДС трех-слойных неосесимметричных цилиндрических оболочек // Матем. моде-лир.2007.Т.19. №12. С. 118–128

24. Бакулин В.Н. Тестирование конечно-элементной модели, предназначенной для исследования напряженно-деформированного состояния слоистых нерегулярных оболочек // Матем.моделир. 2009. Т.21. №8. С.121–128

25. Бакулин В.Н. Неклассические уточненные модели в механике трехслойных оболо-чек // Вест. Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Н. Новгород: Изд-во ННГУ им. Н.И. Лобачевского, 2011. №4. Ч. 5. С. 1989-1991.

26. Бакулин В.Н., Репинский В.В. Построение эффективной конечно- элементной мо-дели моментной оболочки вращения нулевой гауссовой кривизны. Материалы VIII Международной конференции по неравновесным процессам в соплах и стру-ях (NPNJ 2010), 25-31 мая 2010 г., Алушта. М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ, 2010. С. 436- 438

27. Новожилов В.В. Теория тонких оболочек. Л.: Судпромгиз, 1951. 344 с.

28. Репинский В.В. Эффективные конечные элементы для расчета устойчивости тон-ких анизотропных оболочек вращения // Вопр. оборон. техники. Сер.15. Вып.1(117).1997. С.3-7.

29. Бакулин В.Н., Репинский В.В. Конечно-элементные модели деформации однослой-ных и трехслойных конических оболочек // Матем. моделир. Москва, 2001. Т.13. №6. С.39-46

30. Бакулин В.Н. Уточненная модель для расчета напряжённо-дефор-мированного состояния трехслойных конических оболочек вращения // Вест. Московского авиационного института, 2011. Т.18. №2. С. 211-218.

31. Матвеенко А.М., Нерубайло Б.В. Вопросы прочности, устойчивости и надежности конструкций/ Под ред. А.М. Матвеенко. М. МАИ, 2013. 160 с.

32. Бакулин В.Н., Репинский В.В. Расчет конических оболочек при локальных нагруз-ках методом конечных элементов// Материалы ХIХ Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным систе-мам, 22-31 мая 2015 г., Алушта. М. МАИ, 2015. С. 206-208