Динаміка тришарових неоднорідних циліндричних оболонок на пружній основі за нестаціонарного навантаження

Abstract

Конкуренція в новітній техніці вимагає постійного вдосконалення елементів конструкцій і підвищення їх надійності. Вимоги до міцності та ваги, що пред’являються до сучасних конструкцій, постійно підвищуються, а умови експлуатації виробу стають все більш жорсткими. Необхідність одночасного виконання цілого ряду, часом суперечливих, вимог зумовлює розробку багатошарових конструкцій, в яких кожен шар виконує тільки одну або краще кілька функцій. В результаті використання легкого заповнювача утворюється спеціальна тришарова структура з досить великою жорсткістю на згин при вигідному співвідношенні міцності і ваги. При значній відмінності фізико-механічних параметрів шарів доцільно застосовувати теорії оболонок з використанням незалежних гіпотез для кожного з шарів. На сьогодні не достатньо досліджені задачі динамічної взаємодії неоднорідних оболонкових структур з пружними середовищами. У даній роботі розглянута динаміка тришарової циліндричної оболонки з дискретно-симетричним легким, армованим ребрами заповнювачем, яка контактує з пружною основою Вінклера за різних граничних умов при нестаціонарних навантаженнях. Властивості матеріалів суміжних шарів достатньо різні, тому для розрахунків таких оболонкових структур доцільно застосовувати метод скінченних елементів. Дослідження динамічних процесів в таких складних тришарових структурах при значній зміні їх геометричних і фізичних параметрів представляє значний інтерес для конструкторських розробок.

Layered cylindrical shells are widely used as structural components of machines, space and aircraft, various buildings, and other units. To date, the problems of dynamic interaction of inhomogeneous shell structures with elastic media have been insufficiently investigated. The use of lightweight aggregate results in a special three-layer structure that has a fairly high flexural rigidity with a favorable strength-to-weight ratio. With significant differences in the physical and mechanical parameters of the layers, it is advisable to apply shell theories using independent hypotheses for each of the layers. In this work, the dynamics of a three-layer cylindrical shell on an elastic Winkler base under various boundary conditions under unsteady loads is considered. The material properties of adjacent layers differ significantly, so it is reasonable to use the finite element method for calculations of such shell structures. The study of dynamic processes in such complex three-layer structures with significant changes in their geometric and physical parameters is of great interest for design developments.