Введение к работе
у. тдел диссертаций
Актуальность темы. В связи с широким использованием слоистых (в частности - трехслойных ) пластин и оболочек в качестве несущих элементов конструкций, все большее внимание уделяется разработке эффективных моделей и методов,-учитывающие особенности их структуры и механического поведения.
В слоистых конструкциях, подверженным интенсивным механическим и тепловим нагрузкам, возникновение пластических деформаций не приводит к немедленному исчерпанию их несущей способности, поэтому является важным расчет таких конструкций в упругогаюсти-ческой стадии работы. Следует отметить, что методы термоупруго-пластических расчетов развиты в значительно меньшей степени, чем методы термоупругих расчетов многослойных конструкций.
Имеющиеся к настоящему времени работы по упругопластическо-му рзечету НДС слоистых конструкций содержат различные упрощающие предпоіогения ( о несжимаемости слоев, неучете трансверсаль-ных деформаций и т.п. ), границы применимости которых довольно размыты из-за отсутствия сопоставления результатов, полученных на основе применяемых двумерных моделей, с решениями задач в точной или уточненной постановке.
Таким образом, представляется, что разработка уточненных . методик термоупругопластического ' расчета трехслойных цилиндрических оболочек является актуальной задачей.
Целью диссертационной работы является исследование термоупругопластического деформирования трехслойных цилиндрических оболочек при осесимметричных термосиловых нагрузках. При этом решаются следующие задачи:
1) постановка задач осесимметричной термоупругопластичности
(ОТУП) трехслойных цилиндрических оболочек несимметричного стро
ения на основе
а) дискретно-структурной теории;
б) трехмерных уравнений теорий упругости и пластичности для за
полнителя;
-
построение аналитических решений плоской задачи ОТУП, для трехслойной цилиндрической оболочки;
-
развитие метода расчленения ЦДС на задачи ОТУП трехслойных ^цилиндрических оболочек и разработка методик их численного расчета в зонах основного НДС и краевых эффектов;
-
сопоставление результатов решения задач 0ТУГІ, полученных в рамках дискретно-структурной теории и подхода, основанного на использовашш общих уравнений теорий упругости и пластичности для заполнителя. Проверка гипотезы о линейном распределении перемещений по толщине заполнителя при его пластическом поведении
-
применение методики термоупругопластического расчета к анализу НДС эвтектического канала бланкета опытного термоядерного реактора (ЭК БОТР).
Научная иовдана работы заключается в постановке задач, разработке методикі алгоритмов и математического обеспечения термоупругопластического расчета осесимметричного' НДС трехслойных цилиндрических оболочек с учетом трехмерного напряженного состояния в заполнителе. При этом
-
построены аналитические решения плоской задачи ОТУП для трехслойной цилиндрической оболочки, основанные на применении общих уравнений теории упругости и теории пластического течения для промежуточного слоя и классической теории оболочек для внешних слоев <уточненный подход);
-
разработана и реализована на ibmpc методика численного расчета плоских задач 0ТУІ1 для трехслойных оболочек в рамках дискретно-структурной модели,- учитывающей объемность напряженного'со-, стояния промежуточного слоя;
-
путем сопоставления результатов решения плоских задач ОТУП, полученных в уточненной Постановке и в рамках дискретно-струк- ". турного подхода обоснована применимость последнего. Дана оценка погрешности гипотезы миндлина-Тимошенко для заполнителя в плат стическом состоянии в задачах дискрэтно-структурной теории трехслойных оболочек; ' : . ,';..'. ;!:'.
-
исследованы траектории деформирования заполнителя с учетом. его объемного напряженного состояния, при комбинированном термо- . силовомнагружении; . . .,...-._ ' ,"./',,';'.'.
, 5) предложен и реализован вариант методики расчета НДС трехслой-^ 'ной оболочки в. зонах краевых эффектов при.упругопластическом по*
ведении промежуточного слоя,' основанный на применении ; метода , ' коллокаций... „.-.''-'./V 7'.;'- ^-4;.' >:/" '"'.-'/; :'-^''Ь'-Ч'-'^Г . '. Достоверность полученных результатов определяется -рамками
применимости , используемых .^теорий, и обеспечивается корректным "'применением адекватного,математического аппарата; .теоретической
и .численной, оценкой погрешности исходных гипотез»' сопоставлением;.'
результатов решений, основанных на использовании автором независимых подходов, а также сопоставлением с результатами расчета программными средствами, разработанными другими авторами.
Практическая ценность работы заключается в разработке методики расчета, позволяющей проводить анализ полей температуры, перемещений, деформаций и напряжений в трехслойных цилиндрических оболочках несимметричного строения при осесимметричных термосиловых нагрузках. Созданный вычислительный комплекс позволяет решать исследовательские и прикладные задачи осесимметричной термоупругопластичности трехслойных цилиндрических оболочек в широком диапазоне изменения свойств материала заполнителя.
Реализация результатов работы осуществлялась в рамках хозяйственных договоров кафедри строительной механики Московского гидромелиоративного института. Разработанные методики расчета и вычислительный комплекс использованы при оценке надежности эвтектических каналов блапкета опытного термоядерного реактора в ИАЭ им. И.В.Курчатова.
Апробашл работы и публикации. Основные положения диссертации и полученные результаты докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях МГМИ (І987-І99ІГГ.), на научном се-семинаре " Строительная механика конструкций" под руководством д.ф-м.н., профессора Ю.Н.Новичкова (1992г.).
По материалам диссертации опубликованы 4 статьи.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из четырех глав, заключения, списка литературы, включающего l2fi названий, и двух приложений.
Работа содержит ЮГ страниц, включая 33 страниц рисунков, /3 страниц библиографии и 3 страницы приложений.