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, 3, 97 - 109

ДИНАМІЧНА НЕСТІЙКІСТЬ ПРИ ВЗАЄМОДІЇ КОМПОЗИТНОЇ ОБОЛОНКИ, ВИГОТОВЛЕНОЇ АДИТИВНИМИ ТЕХНОЛОГІЯМИ, З ГАЗОВИМ ПОТОКОМ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2024.03.097

Успенський Б. В., Аврамов К. С., Саленко О. Ф., Ніконов О. Я.

Успенський Б. В.
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України,
Україна

Аврамов К. С.
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України,
Україна

Саленко О. Ф.
Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сикорського»,
Україна

Ніконов О. Я.
Харківський національний автомобільно-дорожній університет,
Україна

      Досліджується динамічна нестійкість складеної циліндрично-конічної сендвіч тонкостінної конструкції, яка взаємодіє з надзвуковим газовим потоком. Ця конструкція складається з трьох шарів. Середній шар виготовляється адитивними технологіями FDM з ULTEM матеріалу. Два шари обшивки виготовлені з вуглепластику. Для побудови моделі динамічної нестійкості конструкції насамперед досліджуються вільні лінійні коливання за допомогою напіваналітичного метода Релея–Рітца. У результаті його використання розраховуються власні частоти та форми коливань, які добре збігаються з результатами скінченно-елементного моделювання у програмному комплексі ANSYS. Форми коливань, отримані внаслідок цього розрахунку, використовувались для побудови моделі динамічної нестійкості складеної конструкції. Ця модель є системою лінійних звичайних диференціальних рівнянь відносно узагальнених координат конструкції. Надзвуковий газовий потік описується поршневою теорією, яка враховує кут атаки. Дослідження динамічної нестійкості складеної конструкції зводиться до аналізу нестійкості тривіальної рівноваги системи звичайних диференціальних рівнянь. Для аналізу нестійкості використовуються характеристичні показники, які розраховуються з проблеми власних значень. При куті атаки 12° та низьких значеннях чисел Маха мінімальне значення критичного тиску спостерігається при трьох колових хвилях, а при підвищенні швидкості потоку мінімальне значення критичного тиску спостерігається при чотирьох та п’яти колових хвилях. При куті атаки 6° та при низьких значеннях чисел Маха мінімальний критичний тиск спостерігається при двох колових хвилях. З підвищенням швидкості потоку мінімальний критичний тиск спостерігається при трьох та чотирьох колових хвилях. Втрата динамічної стійкості відбувається на формах з невеликим числом колових хвиль 2?5.
     

динамічна нестійкість, надзвуковий газовий потік, складена тонкостінна конструкція

1.Zarei M., Rahimi G. H. Buckling resistance of joined composite sandwich conical–cylindrical shells with lattice core under lateral pressure. Thin-Walled Struct. 2022. Vol. 174. 109027. https://doi.org/10.1016/j.tws.2022.109027

2.Avramov K., Myrzaliyev D., Uspensky B., Sakhno N., Seitkazenova K. K. Buckling of functionally graded carbon nanotubes reinforced composite joined spherical-cylindrical-spherical thin-walled structure. Proc. Inst. Mech. Eng. Part C. J. Mech. Eng. Sci. 2021.Vol. 235(22). Pр. 6287–6310. https://doi.org/10.1177/09544062211005795

3.Uspensky B., Avramov K., Nikonov O., Sahno N. Dynamic instability of functionally graded carbon nanotubes-reinforced composite joined conical-cylindrical shell in supersonic flow. Int. J. Struct. Stability and Dyn. 2022. Vol. 22. No. 7. Р. 2250039. https://doi.org/10.1142/S0219455422500390

4.Sobhani E., Masoodi A. R., Ahmadi-Pari A. R. Vibration of FG-CNT and FG-GNP sandwich composite coupled Conical-Cylindrical-Conical shell. Comp. Struct. 2021. Vol. 273. 114281. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2021.114281

5.Fu T., Wu X., Xiao Z., Chen Z., Li B. Analysis of vibration characteristics of FGM sandwich joined conical–conical shells surrounded by elastic foundations. Thin-Walled Struct. 2021. Vol. 165. Р. 107979. https://doi.org/10.1016/j.tws.2021.107979

6.Zuo P., Shi X., Ge R., Luo J. Unified series solution for thermal vibration analysis of composite laminated joined conical-cylindrical shell with general boundary conditions. Thin-Walled Struct. 2022. Vol. 178. 109525. https://doi.org/10.1016/j.tws.2022.109525

7. Li J., Li H., Yang Y., Fang Y., Wang H., Wang X., Zhang H., Wang H., Cao H., Hou J., Sun G., Du D., Liu X., Xu Z., Sun W., Luo Z., Han Q. Vibration behaviours of composite conical–cylindrical shells with damping coating: Theory and experiment. Thin-Walled Struct. 2024. Vol. 203. 112218. https://doi.org/10.1016/j.tws.2024.112218

8.Catapano A., Montemurro M. A multi-scale approach for the optimum design of sandwich plates with honeycomb core. Part I: homogenisation of core properties. Comp. Struct. 2014. Vol. 118. Pр. 664–676. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2014.07.057

9.Reddy J. N. A refined nonlinear theory of plates with transverse shear deformation. Int. J. Sol. and Struct. 1984. Vol. 20. Pр. 881–896. https://doi.org/10.1016/0020-7683(84)90056-8

10.Amabili M. Nonlinear Mechanics of Shells and Plates in Composite, Soft and Biological Materials. Cambridge: Cambridge University Press, 2018. https://doi.org/10.1017/9781316422892

11.Meirovitch L. Fundamentals of Vibrations. New York: Mc Graw Hill, 1970. 20 рр.

12.Avramov K., Uspensky B. Nonlinear supersonic flutter of sandwich truncated conical shell with flexible honeycomb core manufactured by fused deposition modeling. Int. J. Non-lin. mech. 2022. Vol. 143. 104039. https://doi.org/10.1016/j.ijnonlinmec.2022.104039

Copyright (©) 2024 Успенський Б. В., Аврамов К. С., Саленко О. Ф., Ніконов О. Я.

Copyright © 2014-2024 Технічна механіка