Свободные колебания продольно сжатых подкрепленных оболочек с осесимметричными вмятинами и выпучинами

Abstract

Разработана методика аналитического расчета минимальных собственных частот колебаний цилиндрических оболочек, подкрепленных стрингерами и шпангоутами. Предложен новый подход, который позволяет учитывать в оболочках наличие осесимметричных несовершенств определенного типа и продольной сжимающей нагрузки. В общем случае удается проанализировать 17 форм колебаний, соответствующих возможным типам деформаций, и выделить минимальный параметр частоты. Исследованы гладкие, стрингерные и стрингерно-шпангоутные оболочки. Проведено сравнение расчетных данных с экспериментальными при отсутствии сжимающих продольных сил. Оценено влияние начальных прогибов и сжимающих нагрузок на минимальные параметры колебаний. Используемый подход позволяет уточнять параметры критических нагрузок и частот, что приводит к сближению теоретических и экспериментальных величин.

Розроблено методику аналітичного розрахунку мінімальних власних частот коливань циліндричних оболонок, що підкріплені стрингерами і шпангоутами. Запропоновано новий підхід, який дозволяє враховувати наявність в оболонках осесиметричних недосконалостей визначеного типу і поздовжнього стиску. У загальному випадку можна проаналізувати 17 форм коливань, які відповідають можливим типам деформування, і визначити мінімальний параметр частоти. Досліджено непідкріплені, стрингерні і стрингерно-шпангоутні оболонки. Виконано порівняння результатів розрахунку з даними експериментальних досліджень за відсутності стискальних поздовжніх сил. Оцінено вплив початкових прогинів і поздовжнього стиску на мінімальні параметри коливань. Запропонований підхід дозволяє уточнювати параметри критичних навантажень і частот коливань, що зближує теоретичні й експериментальні величини.

We present a procedure of analytical calculation of the minimum natural frequencies of cylindrical shells stiffened with stringers and ribs. A new approach is put forward which allows for the presence of some axisymmetric imperfections in shells and a longitudinal compressive load. In the general case, one can analyze 17 vibration modes corresponding to possible types of deformation and select the minimum frequency parameter. Smooth, stringered, and stringer-rib stiffened shells are studied. The calculated data are compared to experimental results for the case of no longitudinal compressive forces. The effect of initial deflections and compressive loads on the minimum vibration parameters is assessed. The proposed approach makes it possible to define more precisely the parameters of critical loads and frequencies, thus improving correlation between calculated and experimental data.