ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 539.3

Технічна механіка, 2024, 1, 66 - 82

ЧИСЛОВИЙ АНАЛІЗ ВПЛИВУ СТРІЧКОВИХ ВКЛЮЧЕНЬ НА КОНЦЕНТРАЦІЮ НАПРУЖЕНЬ В ТОНКИХ ЦИЛІНДРИЧНИХ І КОНІЧНИХ ОБОЛОНКАХ З ПРЯМОКУТНИМИ ОТВОРАМИ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2024.01.066

Гарт Е. Л., Семенча О. О.

Гарт Е. Л., Семенча О. О.
Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара,
Україна

Гарт Е. Л., Семенча О. О.
Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара,
Україна

      Тонкостінні пластинчато-оболонкові конструкції широко застосовуються у різноманітних галузях техніки і народного господарства, зокрема в аерокосмічній, нафтогазовій, енергетиці, будівництві та ін. Часто суцільність таких конструкцій порушується різними неоднорідностями у вигляді отворів, включень, виточок, тріщин тощо, які є локальними концентраторами напружень. Зменшення концентрації напружень, що виникають в околі таких конструктивних або структурних неоднорідностей, є важливою задачею механіки деформованого твердого тіла. Зокрема, актуальним завданням сучасного машинобудування при проєктуванні нової техніки є істотне зниження матеріаломісткості й зростання ресурсу литих деталей з урахуванням застосування нових матеріалів і технологій. Такі деталі відповідають за конкурентоспроможність нової техніки для різних галузей виробництва.
      У цьому дослідженні виконане числове моделювання та аналіз напружено-деформованого стану тонкостінних циліндричних і зрізаних конічних оболонок з прямокутними отворами й стрічковими включеннями навколо них. Матеріал включень має властивості, що відрізняються від базового матеріалу оболонок. Досліджено вплив геометричних і механічних характеристик включень на параметри напружено-деформованого стану оболонок в околі отворів при варіюванні величини модуля пружності матеріалу включення та його ширини. Для визначеності прийнято, що включення однорідні та розташовані у площині оболонки. Одержано розподіл інтенсивностей напружень і деформацій в зонах локальної концентрації напружень. Здійснено порівняльний аналіз отриманих числових результатів для оболонок обох форм із відповідними результатами для оболонок із круговим отвором. Дослідження показали, що наявність «м'якого» однорідного стрічкового включення сприяє зниженню концентрації напружень навколо прямокутних отворів на ~ (21 – 54) % в залежності від ширини включення та його модуля пружності як у циліндричних, так і у конічних оболонках. На відміну від випадку оболонок із круговим отвором тут наявність включень не призводить до появи механічного ефекту зсуву локації концентрації параметрів напружено-деформованого стану від контура отвора до межі поділу матеріалів.
     

тонкостінна циліндрична оболонка, тонкостінна зрізана конічна оболонка, прямокутний отвір, стрічкове включення, напружено-деформований стан, коефіцієнт концентрації напружень, метод скінченних елементів

1. Авдонин А. С. Прикладные методы расчета оболочек и тонкостенных конструкций. М., 1969. 402 с.

2. Гарт Е. Л., Семенча О. О. Числове дослідження напружено-деформо¬ваного стану пружної трапецевидної пластини з прямокутним отвором і стрічковим включенням. Проблеми обчислювальної механіки і міцності конструкцій: зб. наук. праць. Дніпро: Ліра, 2021. Вип. 33. С. 43–54.

3. Гарт Е. Л., Семенча О. О. Комп’ютерне моделювання впливу стрічкових включень на концентрацію напружень в тонких циліндричних та конічних оболонках з круговими отворами. Технічна механіка. 2023. №4. С. 60–75. https://doi.org/10.15407/itm2023.04.060

4. Григоренко Я. М., Мольченко Л. В. Теорія пластин та оболонок. К., 1993. 232 с.

5. Григоренко Я. М., Влайков Г. Г., Григоренко А. Я. Численно-аналитическое решение задач механики оболочек на основе различных моделей К.: Академпериодика, 2006. 472 с.

6. Гудрамович В. С., Скальський В. Р., Селіванов Ю. М. Голографічне та акустико-емісійне діагностування неоднорідних конструкцій і матеріалів. Львів: Простір-М, 2017. 492 с.

7. Гузь А. Н., Чернышенко И. С. и др. Теория тонких оболочек, ослабленных отверстиями. К. Наукова думка, 1980. 636 с.

8. Савин Г. Н. Распределение напряжений около отверстий. К.: Наукова думка, 1968. 888 с.

9. Сторожук Є. А., Максимюк В. А., Чернишенко І. С. Концентрація напружень в області прямокутного отвору на бічній поверхні нелінійно-пружної ортотропної конічної оболонки. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2019. № 11. С. 41–48. https://doi.org/10.15407/dopovidi2019.11.041

10. Чернобрывко М. В., Аврамов К. В., Батутина Т. В. и др. Динамическая неустойчивость подкрепленных конических обтекателей ракет-носителей в сверхзвуковом газовом потоке. Технічна механіка. 2015. №1. С. 15–29.

11. Darvizeh M., Haftchenari H., Darvize A., Ansari R., Sharma C. B. The effect of boundary conditions on the dynamic stability of orthotropic cylinders using a modified exact analysis. Composite Structures. 2006. V. 74. P. 495–502. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2005.05.004

12. Han X., Xu D., Liu G. R. Transient responses in a functionally graded cylindrical shell to a point load. Journal of Sound and Vibration. 2002. V. 251, Iss. 5. P. 783–805. https://doi.org/10.1006/jsvi.2001.3997

13. Hua L., Lam K. Y. Orthotropic influence on frequency characteristics of a rotating composite laminated conical shell by the generalized differential quadrature method. Int. J. of Solids and Structures. 2001. V. 38. P. 3995–4015. https://doi.org/10.1016/S0020-7683(00)00272-9

14. Hudramovich V. S, Hart E. L, Marchenko O. A. Reinforcing Inclusion Effect on the Stress Concentration within the Spherical Shell Having an Elliptical Opening Under Uniform Internal Pressure. Strength of Materials. 2020. V. 52, No. 6. Р. 832–842. https://doi.org/10.1007/s11223-021-00237-7

15. Zienkiewicz O. C., Teylor R. L. The finite element method for solid and structural mechanics. New York: Elsevier, 2005. 632 p.

Copyright (©) 2024 Гарт Е. Л., Семенча О. О.

Copyright © 2014-2024 Технічна механіка