THE EFFECT OF THE VARIABILITY OF EXTERNAL PRESSURE ON THE LOCAL AND OVERALL BUCKLING LOADS FOR THE REINFORCED COMPOUND TYPE “BARREL-OGIVE” SHELL STRUCTURE WITH COMPARTMENTS OF DIFFERENT GAUSSIAN CURVATURES

В. В. Бабуров; В. З. Грищак; Д. Д. Грищак; Н. М. Д’яченко

doi:10.26661/2413-6549-2021-2-01

В. В. Бабуров https://orcid.org/0000-0001-7202-5133
В. З. Грищак https://orcid.org/0000-0001-8685-3191
Д. Д. Грищак https://orcid.org/0000-0002-7382-5201
Н. М. Д’яченко https://orcid.org/0000-0001-5284-4502

DOI: https://doi.org/10.26661/2413-6549-2021-2-01

Ключові слова: випинання, критичні навантаження, ‘бочка-оживало’ оболонкова конструкція, знак Гаусової кривизни серединної поверхні, раціональна жорсткість кругових підкріплень

Анотація

На основі запропонованого чисельного підходу надається аналіз стійкості складеної оболонкової конструкції з меридіаном серединної поверхні різної форми, що знаходиться під одночасною дією нерівномірно розподіленого зовнішнього тиску і осьового розтягування- стискання. Введений у попередніх роботах вид конструкцій типу ‘бочка-оживало’ узагальнений на випадок наявності від’ємного знаку Гаусової кривизни на одному з її відсіків. Вивчена дія на підкріплену дискретно розподіленими шпангоутами оболонкову систему нерівномірного зовнішнього тиску при наявності осьових зусиль.
Розв’язання базується на застосуванні методу скінченних різниць по відношенню до основних диференціальних рівнянь деформування для кожного відсіку за умов сполучення секцій через стикувальний шпангоут. Досліджується вплив на стійкість конструкції параметрів Гаусової кривизни серединної поверхні досліджуваної системи, законів розподілу зовнішнього тиску за повздовжньою координатою і осьових зусиль з урахуванням жорсткості проміжного шпангоута з площини початкової кривизни. Особлива увага зосереджена на аналізі впливу характеру зовнішнього навантаження на ефекти взаємодії локальних і загальних форм випинання з визначенням стійкості складеної оболонкової конструкції при комбінованому навантаженні.
Запропонований алгоритм візуалізації характеру деформації оболонкової конструкції дозволяє провести аналіз локальних і загальних форм випинання, зробити висновок про її раціональні характеристики з точки зору стійкості складеної оболонкової конструкції узагальненого типу ‘бочка-оживало’ з виявленням потенційно небезпечних зон руйнування.

Посилання

1. Schmidt H. (2018). Two decades of research on the stability of steel shell structures at the University of Essen (1985–2005): Experiments, evaluations, and impact on design standards. Advances in Structural Engineering. Vol. 21 (16), pp. 2364–2392. URL: https://doi.org/10.1177/1369433218756273.
2. Ifayefunmi O. (2014). A survey of buckling of conical shells subjected to axial compression and external pressure. Journal of Engineering Science and Technology Review. Vol. 7(2), pp. 182–189.
3. Teng J. G., Barbagallo M. (1997). Shell restraint to ring buckling at cone-cylinder intersections. Engineering Structures. Vol. 19 (6), pp. 425–431. URL: https://doi.org/10.1016/s0141-0296(96)00087-9.
4. Дегтяренко П.Г., Грищак В.З., Грищак Д.Д., Дьяченко Н.Н. (2019) К проблеме равноустойчивости подкрепленной оболочечной конструкции при комбинированном нагружении. Космическая наука и технология. Т. 25, № 6(121). C. 3–14. URL: https:/doi.org/10.15407/knit2019.06.003.
5. Gristchak V., Hryshchak D., Dyachenko N., Degtiarenko P. (2020) Stability and rational design of the ‘barrel- ogive’ type strengthened shell structures under combined loading. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. Vol. 4, no. 7(106), pp. 6–15. URL: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.209228.
6. Gristchak V.Z., Dyachenko N.M. (2020) Axial force effect on the overall buckling of a compound reinforced shell structure with the positive gaussian curvature at an external pressure. In collective monograph: O. V. Choporova ets. Mathematical and computer modelling of engineering systems / In edition by V. S. Hudramovich. Riga, Latvia : “Baltija Publishing”, pp. 35–49. URL: https://doi.org/10.30525/978-9934-26-019-3-3.
7. Iqbal M. A., Tiwari G., Gupta P. K. (2016). Energy dissipation in thin metallic shells under projectile impact. European Journal of Mechanics – A/Solids. Vol. 59, pp. 37–57. URL: https://doi.org/10.1016/j.euromechsol.2016.03.004.
8. Вольмир А.С. Устойчивость деформируемых систем. Москва : Наука, 1976. 984 с.
9. Boriseiko A. V., Zhukova N. B. ,Semenyuk N. P. & Trach V. M. (2010) Stability of anisotropic shells of revolution of positive or negative Gaussian curvature. International Applied Mechanics. Vol. 46, pp. 269–278.
10. Mars J., Koubaa S., Wali M. and Dammak F. (2017) Numerical Analysis of Geometrically Non-Linear Behavior of Functionally Graded Shells. Lat. Am. J. Solids Struct. Rio de Janeiro. Vol. 14(11), pp. 1847–1873. Doi: http://dx.doi.org/10.1590/1679-78253914.
11. Андреев Л.В., Ободан Н.И., Лебедев А.Г. Устойчивость оболочек при несимметричном деформировании. Москва : Наука, 1988. 208 p.
12. Blachat J., Ifayefunmi O., Corfa M. (2011). Collapse and Buckling of Conical Shells. Proceedings of the Twenty-first (2011) International Offshore and Polar Engineering Conference (ISOPE). Maui, Hawaii, USA, pp. 887–893.
13. Антоненко Э.В., Шульга Т.Э. Математические модели потери устойчивости неоднородных цилиндрических оболочек от неравномерной радиальной нагрузки. Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Математика. Механика. Информатика. 2009. T. 9(3). С. 79–83.
14. Грищак Д.В. Комп’ютерна алгебра у розв’язанні прикладних задач механіки конструкцій зі змінними параметрами: монографія. Херсон : Видавничій дім «Гельветика», 2020. 218 с.
15. Преображенский И.Н., Грищак В.З. Устойчивость и колебания конических оболочек. Москва : Машиностроение, 1986. 240 с.
16. Колкунов Н.В. Основы расчета упругих оболочек. Москва : Высш. школа, 1972. 296 с.

Анотація

Посилання

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають