An Algorithm for Estimating Minimum Strength of Thin-Walled Structures to Resist Elastic Buckling under Pressure

Abstract

При проектировании оболочечных конструкций важно учитывать их упругое схлопывание, поскольку оно может привести к разрушению конструкций. В частности, для обеспечения надежности проектирования следует учитывать изменение уровня нагрузки потери устойчивости вследствие уменьшения толщины стенок конструкции. Для решения подобных задач используется конечноэлементный метод длины дуги. Однако с помощью этого метода не всегда можно оценить траекторию изменения нагрузки схлопывания. Метод длины дуги был использован при упругом схлопывании пологого фрагмента сферической оболочки. Предложен новый алгоритм в явной конечноэлементной постановке для оценки минимальной прочности тонкостенных конструкций, согласно которому начальная деформация задается путем прижатия горизонтальной жесткой плиты к верхней точке схлопывающейся конструкции и ее перемещения по вертикали. Предполагается, что метод обеспечит хорошее инженерное решение для оценки минимальной нагрузки, при которой происходит частичное упругое схлопывание оболочечных конструкций общего вида под давлением.

При проектуванні оболонкових конструкцій важливо враховувати їх пружне схлопування, оскільки воно може призвести до руйнування конструкцій. Зокрема, для забезпечення надійності проектування необхідно враховувати зміни рівня навантаження втрати стійкості внаслідок зменшення товщини стінок конструкції. Для розв’язання подібних задач використовується скінченноелементний метод довжини дуги. Однак за допомогою цього методу не завжди можливо оцінити траєкторію зміни навантаження схлопування. Метод довжини дуги використовували при пружному схлопуванні пологого фрагменту сферичної оболонки. Запропоновано новий алгоритм у явній скінченноелементній постановці для оцінки мінімальної міцності тонкостінних конструкцій, згідно з яким початкова деформація задається шляхом притиснення горизонтальної жорсткої плити до верхньої точки конструкції, що схлопується, та її переміщення по вертикалі. Припускається, що метод забезпечить добрий інженерний розв’язок для оцінки мінімального навантаження, за якого відбувається часткове пружне схлопування оболонкових конструкцій загального вигляду під тиском.