Вплив геометричної форми на стійкість тонкостінних вісесиметричних оболонок

Заголовок (англійською): 
The influence of geometrical shape on the buckling of thin-walled axisymmetric shells
Автор(и): 
Кривенко О. П.
Лізунов П. П.
Калашніков О. Б.
Автор(и) (англ): 
Krivenko, O. P.
Lizunov, P.
Kalashnikov, O.
Ключові слова (укр): 
тонка полога оболонка; тривимірний скінченний елемент; геометрично нелінійне деформування; втрата стійкості; закритична поведінка; моментна скінченно-елементна схема; термомеханічне навантаження; порівняльний аналіз
Ключові слова (англ): 
thin shallow shell; 3D finite element; geometrically nonlinear deformation; buckling; postbuckling behavior; moment finite-element scheme; thermomechanical load; comparative analysis
Анотація (укр): 
Найбільш економічним перекриттям для великопрогонових споруд є тонкостінне перекриття, що складається з оболонкових елементів. До них належать оболонки циліндричної, сферичної, конічної та інших форм. Аналіз стійкості конструкції є важливим елементом розрахунку під час проєктування будівель і споруд. При цьому великий вплив на критичне навантаження має геометрична форма оболонки, що використовується. Проведено порівняльний аналіз геометрично нелінійного деформування, стійкості та закритичної поведінки панелей однієї і тієї ж маси при статичному термомеханічному навантаженні. Розглянуто сферичну і конічну оболонки, що мають однакову товщину, висоту та масу. Попередньо нагріті оболонки навантажуються рівномірним зовнішнім тиском. Метод розрахунку заснований на геометрично нелінійних співвідношеннях тривимірної теорії термопружності без використання спрощуючих гіпотез теорії оболонок і використанні моментної схеми скінченних елементів. Застосовується універсальний просторовий ізопараметричний скінченний елемент. Елемент дає змогу моделювати оболонки ступінчасто-змінної товщини, зі зламами серединної поверхні та з іншими геометричними особливостями за товщиною. Задача нелінійного деформування, стійкості та закритичної поведінки неоднорідних оболонок розв’язується за допомогою комбінованого алгоритму, що використовує метод продовження розв’язку за параметром, модифікований метод Ньютона – Канторовича та процедуру автоматичного корегування параметрів алгоритму. Метод чисельно обґрунтовано в статтях авторів. Дослідження виявили особливості у поведінці порівнюваних пологих панелей.
Анотація (англ): 
The most economical for long span structures are thin-walled covering consisting of shell elements. These include shells of cylindrical, spherical, conical and other shapes. Buckling analysis of thin-walled structures is important in the design of buildings and structures. In this case, the geometric shape of the shell used has a great effect on the critical load. A comparative analysis of the geometrically nonlinear deformation, buckling, and postbuckling behavior of rotation panels of the same volume under static thermomechanical loading is carried out. Spherical and conical shells having the same thickness, rise and weight are considered. Preheated shells are loaded with uniform external pressure. The calculation method is based on geometrically nonlinear relations of the three-dimensional theory of thermoelasticity without the use of simplifying hypotheses of shell theory and the use of a moment finite element scheme. A universal 3D isoparametric finite element is used. The element allows you to model shells of stepwise variable thickness, with breaks in the middle surface and with other geometric features in thickness. The problem of nonlinear deformation, buckling, and postbuckling behavior of inhomogeneous shells is solved by a combined algorithm that employs the parameter continuation method, a modified Newton–Kantorovich method, and a procedure for automatic correction of algorithm parameters. The method has been justified numerically in the authors' articles. Research has revealed the behavioral features of the compared shallow panels.
Публікатор: 
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр): 
Управління розвитком складних систем, номер 57, 2024
Назва журналу, номер, рік випуску (англ): 
Management of Development of Complex Systems, number 57, 2024
Мова статті: 
English
Формат документа: 
application/pdf
Документ: 
Дата публікації: 
22 Апрель 2024
Номер збірника: 
Розділ: 
ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ ПРОЄКТУВАННЯ
Університет автора: 
Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ
Литература: 
  1. Bazhenov, V. A., Krivenko, O. P., Solovei, N. A. (2010). Nonlinear deformation and stability of elastic shells of an inhomogeneous structure. Kyiv: CJSC "Vipol", 316. (in Ukrainian)
  2. Bazhenov, V., Krivenko, O. (2018). Buckling and natural vibrations of thin elastic inhomogeneous shells. LAP LAMBERT Academic Publishing. Saarbruken, Deutscland, 97.
  3. Bazhenov, V. A., Krivenko, O. P. (2020). Buckling and vibrations of elastic inhomogeneous shells under thermomechanical loads. Kyiv: Karavella, 187. (in Ukrainian)
  4. Krivenko, O. P., Lizunov, P. P., Vorona, Yu. V., Kalashnikov, O. B. (2023). A method for analysis of nonlinear deformation, buckling, and vibrations of thin elastic shells with an inhomogeneous structure. Strength of Materials and Theory of Structures, 110, 131–149. DOI:10.32347/2410-2547.2023.110.131-149.
  5. Solovey ,N. A., Krivenko, O. P., Kalashnikov, O. B. (2009). Comparative analysis of the results of stability calculations for the thin elastic shells. Strength of Materials and Theory of Structures, 83, 63–73 (in Ukrainian).
  6. Solovey, N. A., Kryvenko, O. P., Kalashnikov, O. B. (2012). Effect of pre-heating on the loss of stability of shallow shells under the action of pressure. Strength of Materials and Theory of Structures, 90, 143–157 (in Ukrainian).
  7. Kantor, B. Ya. (1974). Nonlinear problems in the theory of inhomogeneous shallow shells. Kyiv: Naukova Dumka, 136. (in Russian).
  8. LIRA-SAPR. Book I. Fundamentals. (2019). E.B. Strelets–Streletsky, A.V. Zhuravlev, R.Yu. Vodopyanov. Ed. doc. tech. sciences, prof. A.S. Gorodetsky. Publishing house: LIRALAND, 154. (in Russian).
References: 
  1. Bazhenov, V. A., Krivenko, O. P., Solovei, N. A. (2010). Nonlinear deformation and stability of elastic shells of an inhomogeneous structure. Kyiv: CJSC "Vipol", 316. (in Ukrainian)
  2. Bazhenov, V., Krivenko, O. (2018). Buckling and natural vibrations of thin elastic inhomogeneous shells. LAP LAMBERT Academic Publishing. Saarbruken, Deutscland, 97.
  3. Bazhenov, V. A., Krivenko, O. P. (2020). Buckling and vibrations of elastic inhomogeneous shells under thermomechanical loads. Kyiv: Karavella, 187. (in Ukrainian)
  4. Krivenko, O. P., Lizunov, P. P., Vorona, Yu. V., Kalashnikov, O. B. (2023). A method for analysis of nonlinear deformation, buckling, and vibrations of thin elastic shells with an inhomogeneous structure. Strength of Materials and Theory of Structures, 110, 131–149. DOI:10.32347/2410-2547.2023.110.131-149.
  5. Solovey ,N. A., Krivenko, O. P., Kalashnikov, O. B. (2009). Comparative analysis of the results of stability calculations for the thin elastic shells. Strength of Materials and Theory of Structures, 83, 63–73 (in Ukrainian).
  6. Solovey, N. A., Kryvenko, O. P., Kalashnikov, O. B. (2012). Effect of pre-heating on the loss of stability of shallow shells under the action of pressure. Strength of Materials and Theory of Structures, 90, 143–157 (in Ukrainian).
  7. Kantor, B. Ya. (1974). Nonlinear problems in the theory of inhomogeneous shallow shells. Kyiv: Naukova Dumka, 136. (in Russian).
  8. LIRA-SAPR. Book I. Fundamentals. (2019). E.B. Strelets–Streletsky, A.V. Zhuravlev, R.Yu. Vodopyanov. Ed. doc. tech. sciences, prof. A.S. Gorodetsky. Publishing house: LIRALAND, 154. (in Russian).