Инженерный журнал: наука и инновацииЭЛЕКТРОННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ
свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-53688 от 17 апреля 2013 г. ISSN 2308-6033. DOI 10.18698/2308-6033
  • Русский
  • Английский
Статья

Теория устойчивости пластин, основанная на асимптотическом анализе уравнений теории устойчивости трехмерных упругих сред

Опубликовано: 27.10.2015

Авторы: Димитриенко Ю.И.

Опубликовано в выпуске: #9(45)/2015

DOI: 10.18698/2308-6033-2015-9-1416

Раздел: Механика | Рубрика: Механика деформируемого твердого тела

Разработана теория упругой устойчивости тонких многослойных пластин, построенная на общих уравнениях трехмерной теории устойчивости упругих сред путем введения асимптотических разложений по малому геометрическому параметру - отношению толщины пластины к ее длине - без введения каких-либо гипотез относительно характера распределения перемещений и напряжений по толщине пластины. Сформулированы локальные задачи теории устойчивости, получены осредненные уравнения равновесия для пластины в основном и варьируемом состояниях. Найдено решение локальных задач в явном аналитическом виде, с помощью которого определены соотношения для всех шести компонент тензора напряжений, включая поперечные нормальные напряжения и напряжения межслойного сдвига в основном и варьируемом состояниях пластины. Показано, что осредненные уравнения устойчивости теории пластин отличаются от классических уравнений теории пластин Кирхгофа - Лява и Тимошенко как выражением поперечной силы, вызванной поворотом пластины при действии напряжений основного состояния, так и определяющими соотношениями пластины, содержащими члены, обусловленные ее основным напряженным состоянием. Показано, что для ортотропных пластин определяющие соотношения упрощаются и формально становятся подобными классическим соотношениям теории тонких пластин, но мембранные и изгибные жесткости пластины зависят от напряжений основного состояния. Приведен пример расчета тонкой ортотропной пластины при одноосном сжатии. Получено выражение для критической силы потери устойчивости, отличающееся от классической формулы Эйлера выражением для изгибной жесткости, которая зависит от параметров основного состояния пластины. Различие значений критической силы наиболее существенно для пластины с анизотропными слоями.


Литература
[1] Тимошенко С.П. Устойчивость стержней, пластин и оболочек. Избранные работы. Москва, Наука, 1971. 808 с.
[2] Алфутов Н.А. Основы расчета на устойчивость упругих систем. Москва, Машиностроение, 1978, 312 с.
[3] Вольмир А.С. Устойчивость деформируемых систем. Москва, Наука, 1967, 964 с.
[4] Васильев В.В. Механика конструкций из композиционных материалов. Москва, Машиностроение, 1988, 264 с.
[5] Алфутов Н.А., Зиновьев П.А., Попов Б.Г. Расчет многослойных пластин и оболочек из композиционных материалов. Москва, Машиностроение, 1980, 324 с.
[6] Сухинин С.Н. Прикладные задачи устойчивости многослойных композитных оболочек. Москва, Физматлит, 2010, 240 с.
[7] Paczos P., Zielnica J. Stability of orthotropic elastic-plastic open conical shells. Thin-Walled Structures, 2008, vol. 46, no. 5, pp. 530-540.
[8] Zihni Zerin. The effect of non-homogeneity on the stability of laminated orthotropic conical shells subjected to hydrostatic pressure. Structural Engineering and Mechanics. An International Journal, 2012, vol. 43, no.1, pp. 89-103. DOI: http://dx.doi.org/10.12989/sem.2012.43.1.089
[9] Димитриенко Ю.И. Обобщенная трехмерная теория устойчивости. Ч. 1: Конечные деформации. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2013, № 4 (51), с. 79-95.
[10] Димитриенко Ю.И. Обобщенная трехмерная теория устойчивости. Ч. 2: Малые деформации. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2014, № 1, с. 17-26.
[11] Димитриенко Ю.И. Обобщенная трехмерная теория устойчивости. Ч. 3: Малые деформации. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2014, № 2, с. 77-89.
[12] Димитриенко Ю.И. Асимптотическая теория многослойных тонких пластин. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2012, № 3, с. 86-100.
[13] Димитриенко Ю.И., Яковлев Д.О. Сравнительный анализ решений асимптотической теории многослойных тонких пластин и трехмерной теории упругости. Инженерный журнал: наука и инновации, 2013, вып. 12. URL: http://engjournal.ru/catalog/mathmodel/technic/899.html
[14] Димитриенко Ю.И., Губарева Е.А., Сборщиков С.В. Асимптотическая теория конструктивно-ортотропных пластин с двухпериодической структурой. Математическое моделирование и численные методы, 2014, № 1, с. 36-57.
[15] Димитриенко Ю.И., Яковлев Д.О. Асимптотическая теория термоупругости многослойных композитных пластин. Механика композиционных материалов и конструкций, 2014, т. 20, № 2, с. 260-282.
[16] Димитриенко Ю.И., Губарева Е.А., Федонюк Н.Н., Яковлев Д.О. Метод расчета рассеяния энергии в конструкциях из гибридных композитов. Известия вузов. Сер. Машиностроение, 2014, № 11, с. 23-34.
[17] Димитриенко Ю.И., Губарева Е.А., Сборщиков С.В. Моделирование упругодиссипативных характеристик слоисто-волокнистых композитов. Инженерный журнал: наука и инновации, 2014, вып. 4 (28). URL: http://engjournal.ru/catalog/mathmodel/material/1234.html
[18] Димитриенко Ю.И., Губарева Е.А., Яковлев Д.О. Асимптотическая теория вязкоупругости многослойных тонких композитных пластин. Наука и образование. Электронное научно-техническое издание, 2014, № 10. doi: 10.7463/1014.0730105.
[19] Димитриенко Ю.И. Механика сплошной среды. Т. 4. Основы механики твердого тела. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013, 624 с.
[20] Димитриенко Ю.И. Механика сплошной среды. Т. 1. Тензорный анализ. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013, 367 с.