Аннотації

ГЕОМЕТРИЧНО НЕЛІНІЙНЕ ДЕФОРМУВАННЯ ТА СТІЙКІСТЬ ГЛАДКИХ І ГРАНОВАНИХ ОБОЛОНОК

Автор(и):
Кривенко О. П., Іванченко Г. М., Ворона Ю. В., Кара І. Д.
Автор(и) (англ)
Krivenko Olga , Ivanchenko Grygorii, Vorona Yurii, Kara Iryna
Дата публікації:

23.11.2021

Анотація (укр):

На практиці використання оболонок криволінійної форми пов'язане зі значними проблемами у процесі їх виготовлення (особливо для металевих конструкцій). Тому при виготовленні таких оболонок криволінійна форма оболонки замінюється на грановану. Реалізація цього способу у процесі проєктування потребує проведення додаткових досліджень несучої здатності гранованих оболонок на основі використання відповідного чисельного методу розрахунку. Проблеми розв’язання поставленої задачі в літературі практично не відображені. Злами серединної поверхні суттєво впливають на напружено-деформований стан оболонки. Врахування дії температурних полів у задачах їх стійкості ще більш ускладнює вивчення їхньої поведінки. У роботі проведено порівняльний аналіз результатів досліджень статичних задач нелінійного деформування та стійкості оболонок гладких і гранованих при дії силових навантажень. Задача розв’язується за допомогою використання програмних засобів, що засновані на МСЕ: за методикою, що реалізує моментну схему скінченних елементів, та програмного комплексу ЛІРА. Методика розрахунку за моментною схемою скінченних елементів базується на геометрично нелінійних співвідношеннях тривимірної теорії термопружності без застосування спрощуючих гіпотез теорії оболонок і застосуванні універсального просторового скінченного елемента.

Анотація (рус):

Анотація (англ):

Practical using of curvilinear shape shells is related with significant problems during their production especially for metal structures. Therefore during such shells production curvilinear shape is replaced by faceted. Realization of this method when designing needs additional investigations performing of faceted shells bearing capacity on the basis of appropriate numerical calculation method using. Problems of solving such tasks are practically not displayed in the literature. Break-in of the middle surface affect significantly to the shell stress-strain state. Accounting of temperature fields’ influence in the problems of their stability complicates their behavior research even more. In this paper the research results comparing analysis of static problems about smooth and faceted shells nonlinear deformation and stability under mechanical loads is presented. The problem is solving with using of software that are based on the finite element method: by method that realized the moment finite-element scheme and using software package LIRA. The solving method that used the moment finite-element scheme is based on the geometrically nonlinear equations of the 3D theory of thermoelasticity without application of theory of shells simplifying hypothesis and on the applications of the universal three-dimensional solid finite element.

Література:

  1. Reddy J. N. Theory and Analysis of Elastic Plates and Shells. Second Edition. CRC Press. 2006. 568 p.
  2. Голованов А. И., Тюленева О. Н., Шигабутдинов А. Ф. Метод конечных элементов в статике и динамике тонкостенных конструкций. Москва: ФИЗМАТЛИТ. 2006. 392 с.
  3. Баженов В. А., Кривенко О. П., Соловей М. О. Нелінійне деформування та стійкість пружних оболонок неоднорідної структури: приєднання до руху відкритого доступу. Київ: ЗАТ «Віпол». 2010. 316 с.
  4. Chapelle D., Bathe K. J. The finite element analysis of shells – Fundamentals. Series: Computational fluid and solid mechanics. Berlin; Heidelberg: Springer. 2011. 410 p.
  5. Bazhenov V. A., Solovei N. A., Krivenko O. P. Modeling of Nonlinear Deformation and Buckling of Elastic Inhomogeneous Shells // Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-and-technical collected. K.: KNUBA. 2014. Issue 92. Р. 121–147.
  6. Якупов С. Н., Киямов И. Х. Анализ НДС сферических оболочек трехмерными элементами. Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2014. № 2. С. 76–80.
  7. Hutchinson J. W., Thompson J. M. T. Nonlinear Buckling Interaction for Spherical Shells Subject to Pressure and Probing Forces. J. Appl. Mech. 2017. 84 (6). 061001.
  8. Podvornyi A. V., Semenyuk N. P., Trach V. M. Stability of Inhomogeneous Cylindrical Shells Under Distributed External Pressure in a Three-Dimensional Statement. Int. Appl. Mech. 2017. 53. Р.623–638.
  9. Shariyat M., Behzad H., Shaterzadeh A. R. 3D thermomechanical buckling analysis of perforated annular sector plates with multiaxial material heterogeneities based on curved B-spline elements. Composite Structures. 2018. Volume 188. P. 89–103.
  10. Bazhenov V .A., Krivenko O .P. Buckling and Natural Vibrations of Thin Elastic Inhomogeneous Shells. Saarbruken, Deutscland: LAP LAMBERT Academic Publishing. 2018. 97 p. ISBN: 978-613-9-85790-6
  11. Баженов В. А., Кривенко О. П. Стійкість і коливання пружних неоднорідних оболонок при термосилових навантаженнях. К.: «Каравела». 2020. 187 с. ISBN: 978-966-8019-85-2
  12. Cinefra M. Formulation of 3D finite elements using curvilinear coordinates. Mechanics of Advanced Materials and Structures. 2020. P. 1–10.
  13. Gureeva N. A., Klochkov Yu. V., Nikolaev A. P., Yushkin V. N. Stress-strain state of shell of revolution analysis by using various formulations of three-dimensional finite elements. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings. 2020. 16(5). P. 361–379.
  14. Стрелец-Стрелецкий Е. Б., Боговис В. Е., Гензерский Ю. В., Гераймович Ю. Д., Марченко Д. В., Титок В. П. ЛИРА 9.4. Руководство пользователя. Основы: учеб. пособие. Киев: Факт. 2008. 164 с.
  15. Городецкий А. С., Евзеров И. Д. Компьютерные модели конструкций. Киев: Факт. 2007. 394 с.

References:

  1. Reddy, J. N. (2006). Theory and Analysis of Elastic Plates and Shells, Second Edition. CRC Press, 568.
  2. Golovanov, A. I., Tyuleneva, O. N., Shigabutdinov, A. F. (2006). Finite element method in statics and dynamics of thin-walled structures. Moscow: FIZMATLIT, 392. [in Russian]
  3. Bazhenov, V. A., Krivenko, O. P., Solovei, N. A. (2010). Nonlinear Deformation and Stability of Elastic Inhomogeneous Structure Shells: joining to open access movement. Кyiv: Vipol, 316. [in Ukrainian]
  4. Chapelle, D., Bathe, K. J. (2011). The finite element analysis of shells – Fundamentals. Series: Computational fluid and solid mechanics. Berlin; Heidelberg: Springer, 410.
  5. Bazhenov, V. A., Solovei, N. A., Krivenko, O. P. (2014). Modeling of Nonlinear Deformation and Buckling of Elastic Inhomogeneous Shells. Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-and-technical collected, 92, 121–147. [in Ukrainian]
  6. Yakupov, S. N., Kiyamov, I. Kh. (2014). SSS analysis of spherical shells by three-dimensional elements. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings, 2, 76-80. [in Russian]
  7. Hutchinson, J. W., Thompson, J. M. T. (2017). Nonlinear Buckling Interaction for Spherical Shells Subject to Pressure and Probing Forces. J. Appl. Mech, 84(6), 061001.
  8. Podvornyi, A. V., Semenyuk, N. P., Trach, V. M. (2017). Stability of Inhomogeneous Cylindrical Shells Under Distributed External Pressure in a Three-Dimensional Statement. Int. Appl. Mech, 53, 623–638.
  9. Shariyat, M., Behzad, H., Shaterzadeh, A. R. (2018). 3D thermomechanical buckling analysis of perforated annular sector plates with multiaxial material heterogeneities based on curved B-spline elements. Composite Structures, 188, 89–103.
  10. Bazhenov, V. A., Krivenko, O. P. (2018). Buckling and Natural Vibrations of Thin Elastic Inhomogeneous Shells. Saarbruken, Deutscland: LAP LAMBERT Academic Publishing, 97. ISBN: 978-613-9-85790-6
  11. Bazhenov, V. A., Krivenko, O. P. (2020). Stability and Vibrations of Elastic Inhomogeneous Shells Under Thermomechanical Loads. Кyiv: Caravela, 187. ISBN: 978-966-8019-85-2 [in Ukrainian]
  12. Cinefra, M. (2020). Formulation of 3D finite elements using curvilinear coordinates. Mechanics of Advanced Materials and Structures, 1-10.
  13. Gureeva, N. A., Klochkov, Yu. V., Nikolaev, A. P., Yushkin, V. N. (2020). Stress-strain state of shell of revolution analysis by using various formulations of three-dimensional finite elements. Structural Mechanics of Engineering Constructions and Buildings, 16(5), 361–379.
  14. Strelec-Streleckiy, E. B., Bogovis, V. Е., Genzerskiy, Yu. V., Geraymovych, Yu. D., Marchenko, D. V., Titok, V. P. (2008). LIRA 9.4. User Guide. Basis. Textbook. Кyiv: Fact, 164. [in Russian]
  15. Gorodecriy, A. S., Evzerov, I. D. (2007). Computer models of Structures. Кyiv: Fact, 394. [in Russian].