Введение к работе
Актуальность темы. Слоистые оболочки и конструкции широко используются в различных областях современной техники. Использование слоев со специальными свойствами позволяет создавать высокопрочные конструкции, которые обладают хорошей тепло, - электро - и звукоизоляцией, высокой стойкостью к агрессивным средам.
В составе слоистой конструкции слои из высокопрочных материалов являются несущими и воспринимают основную часть нагрузки, а маложесткие слои связывают между собой несущие и работают в основном на поперечный сдвиг.
В расчетах на прочность конструкции из слоистого материала с
использованием упругой модели требуется высокая точность определения всех
компонентов её напряженно-деформированного состояния (НДС). В качестве
численного метода наиболее удобно использовать МКЭ, позволяющий получать
достаточно корректные результаты при расчете пространственных трехмерных
систем из однородного материала. Обзор литературы, посвященный расчетам
слоистых пластин и оболочек, показывает, что эти расчеты основаны на
использовании различных гипотез о деформировании нормали к фединной повфхности многослойной конструкции, что неизбежно приводит к нарушению корректности соотношений теории упругости, оценка которой является затруднительной. Использование объёмных конечных элементов в расчетах оболочек позволяет определять напряженно-деформированное состояние таких конструкций без применения каких-либо гипотез о деформировании нормали к фединной повфхности. Поэтому разработка конечных элементов (КЭ) пластин и оболочек в трехмфной постановке и их использование в расчетах слоистых конструкций является достаточно актуальной и представляет практический интерес.
Цель диссертационной работы заключается в разработке и
совершенствовании алгоритмов формирования матриц жесткости объемных (КЭ) с узловыми неизвестными в виде перемещений и их пфвых производных; в разработке алгоритмов преобразования матриц жесткости и векторов узловых нафузок таких (КЭ), примыкающих к фанице раздела слоев пластин и оболочек вращения с различными физико-механическими свойствами; в рафаботке прикладных профамм для расчета на прочность консфукций из многослойных пластин и оболочек и внедрении профамм в практику инженфных расчетов.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
1. В рафаботке алгоритма формирования мафиц жесткости (КЭ) с узловыми
неизвестными в виде перемещений и их первых производных и способа их
преобразования на фанице раздела слоев плоско нафуженной многослойной
консфукций.
В рафаботке алгоритма адаптации шестифанного восьмиузлового конечного элемента для расчета многослойных панелей.
В разработке конечного элемента с узловыми неизвестными в виде пфемещений и их производных и алгоритма преобразования мафицы жесткости
такого элемента на границе слоев с различными физико-механическими свойствами для расчета прочности осесимметрично нагруженных многослойных оболочек вращения.
4. В адаптации шестигранного восьмиузлового конечного элемента к расчету многослойной оболочки вращения при произвольной нагрузке и в разработке алгоритма преобразования матриц жесткости (КЭ), примыкающих к границе раздела слоев с различными физико-механическими свойствами.
Практическая ценность. Программные модули, реализующие предложенные алгоритмы, могут быть использованы в инженерной практике для расчета реальных конструкций в виде многослойных пластин и оболочек вращения.
Достоверность полученных результатов базируется на использовании соотношений теории упругости, вариационных методов и алгоритмов метода конечных элементов, на выполнении статических проверок и на сравнении результатов, полученных различными методами.
Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной
работы докладьшались на Всероссийской научно-практической конференции
«Инженерные системы-2008» РУДН г. Москва, 2008 г.; на ежегодных научно-
практических конференциях «Проблемы развития АПК» ВГСХА секция
"Конструирование и строительная механика инженерных сооружений", г. Волгоград;
на международной научно-практической конференции «Инженерные системы
2009», РУДН., г. Москва, 2009г.; на объединенном научном семинаре секции
"Конструирование и строительная механика инженерных сооружений", г. Волгоград,
2010г.; а также на расширенном заседании кафедры «Сопротивление
материалов» Волгоградского государственного технического
университета.
Публикации. Основные результаты исследований, выполненных по теме диссертационной работы, опубликованы в 15 научных статьях. Из них четыре в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация содержит титульный лист, оглавление, введение, пять глав основного текста, заключение, список литературы; - изложена на 174 страницах машинописного текста, содержит 25 таблиц и 62 рисунка; библиографический список включает 147 наименований литературных источников.
Похожие диссертации на Расчет слоистых пластин и оболочек вращения на основе трехмерных конечных элементов без предположений о деформировании нормали
