Динамические задачи нелинейной теории многослойных оболочек: Действие интенсивных термосиловых нагрузок, концентрированных потоков энергии
Научное издание

Бакулин В. Н., Образцов И. Ф., Потопахин В. А.

год издания — 1998, кол-во страниц — 464, ISBN — 5-02-015132-7, тираж — 1000, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7Б, масса книги — 540 гр., издательство — Физматлит

цена: 1000.00 руб

Издание осуществлено при поддержке РФФИ по проекту 96-01-14182

Р е ц е н з е н т ы:
д-р техн. наук, профессор И. Г. Филиппов
д-р техн. наук, проф. Л. А. Шаповалов

Формат 60x90 1/16. Бумага офсетная №1. Печать офсетная

Изложены методы, методики и новые результаты расчётного и экспериментального исследования многослойных оболочек при действии мало изученного вида динамического термосилового нагружения — концентрированных потоков энергии. Эффективный подход основан на получении нелинейных динамических трёхмерных и двумерных уравнений и обобщении метода дискретной ортогонализации в сочетании с конечно-разностной схемой Хуболта, методами рядов Фурье, Бубнова-Галёркина, Стриклина на решение этих уравнений. Проведён анализ и сравнение новых результатов численного и экспериментального (в том числе голографического) исследования поведения, термонапряжённого состояния и прочности слоистых оболочек при воздействиях динамических термосиловых нагрузок, потоков электронов и протонов.

Для научных и инженерно-технических работников, преподавателей, аспирантов и студентов, занимающихся расчётом, проектированием и испытанием конструкций.

Ил. 158. Табл. 61. Библиогр. 394 назв.

Г л а в а 1
ЗАДАЧИ ДИНАМИКИ ОБОЛОЧЕЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ДЕЙСТВИИ ИНТЕНСИВНЫХ ТЕРМОСИЛОВЫХ НАГРУЗОК, КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ПОТОКОВ ЭНЕРГИИ. АНАЛИЗ ВОЗДЕЙСТВИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ПОТОКОВ ЭНЕРГИИ НА ОБОЛОЧЕЧНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

1.1. Оболочечные конструкции, применяемые в летательных аппаратах. Общие особенности оболочек в несущих конструкциях. Материалы, используемые при изготовлении оболочек	17
1.2. Анализ воздействий концентрированных потоков энергии на оболочки	29
1.3. Краткий обзор состояния исследований деформирования оболочечных конструкций при действии термосиловых нагрузок, концентрированных потоков энергии	41

Г л а в а 2
НЕЛИНЕЙНЫЕ ДИНАМИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ ТЕОРИИ МНОГОСЛОЙНЫХ ОБОЛОЧЕК ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ТЕРМОСИЛОВЫХ НАГРУЗОК, КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ПОТОКОВ ЭНЕРГИИ

2.1. Динамические уравнения трёхмерной теории многослойных оболочек при воздействии термосиловых нагрузок, концентрированных потоков энергии	49
2.1.1. Нелинейные динамические уравнения многослойных оболочек при применении трёхмерной теории для каждого слоя. 2.1.2. Уравнения многослойных оболочек при неупругом деформировании слоёв. 2.1.3. Нелинейные динамические уравнения связанной задачи термоупругости и термовязкоупругости многослойных оболочек. 2.1.4. Преобразованные системы нелинейных динамических уравнений связанной и несвязанной задачи термоупругости и термовязкоупругости многослойных оболочек. 2.1.5. Линеаризованные уравнения динамики предварительно нагруженных многослойных оболочек и пластин. 2.1.6. Динамические осреднённые уравнения для многослойных оболочек с периодической структурой слоёв. 2.1.7. Динамические уравнения многослойных оболочек с неортогональными поверхностями слоев. 2.1.8. Некоторые соотношения динамики многослойных оболочек со слоями дискретной структуры, полученные с помощью метода энергетической континуализации
2.2. Основные динамические уравнения двумерной теории многослойных оболочек при действии термосиловых нагрузок, концентрированных потоков энергии	97
2.2.1. Нелинейные динамические уравнения многослойных оболочек с переменными в меридиональном и окружном направлениях физико-механическими и геометрическими параметрами слоёв. 2.2.2. Динамические линеаризованные уравнения предварительно нагруженных многослойных оболочек с переменными параметрами в меридиональном направлении. 2.2.3. Нелинейные динамические уравнения многослойных оболочек с существенно различными свойствами слоёв. 2.2.4. Нелинейные уравнения динамики многослойных оболочек с заданными законами изменения напряжений и перемещений по толщинам слоёв. 2.2.5. Нелинейные динамические уравнения многослойных оболочек с заданным законом распределения деформаций поперечного сдвига по толщине слоистого пакета. 2.2.6. Нелинейные уравнения динамики многослойных оболочек периодической структуры. Метод энергетической континуализации. 2.2.7. Заключительные замечания

Г л а в а 3
МЕТОДЫ РАСЧЁТА НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО И ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ И ПРОЧНОСТИ МНОГОСЛОЙНЫХ ОБОЛОЧЕК ПРИ ДЕЙСТВИИ ДИНАМИЧЕСКИХ ТЕРМОСИЛОВЫХ НАГРУЗОК, КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ПОТОКОВ ЭНЕРГИИ

3.1. Метод дискретной ортогонализации при решении задач статики слоистых оболочек	144
3.2. Обобщение метода дискретной ортогонализации в сочетании с конечно-разностной схемой Хуболта, методами рядов Фурье, Бубнова-Галёркина, Стриклина на решение задач расчёта многослойных толстостенных оболочек при действии динамических термосиловых нагрузок, концентрированных потоков энергии	152
3.2.1. Решение трёхмерных геометрически линейных уравнений для упругих, вязкоупругих, термоупругих многослойных оболочек. 3.2.2. Несвязанная и связанная задачи термоупругости многослойных оболочек. 3.2.3. Особенности выбора шага интегрирования для схемы Хуболта и центральной разностной схемы. 3.2.4. Расчёт вязкоупругих многослойных оболочек с помощью интегрального преобразования Лапласа и метода рядов Фурье. 3.2.5. Решение линеаризованных уравнений для предварительно нагруженных оболочек. 3.2.6. Методы решения нелинейных динамических уравнений. 3.2.7. Расчёт оболочек с неортогональными граничными поверхностями слоёв.
3.3. Применение конечно-разностной схемы Хуболта в сочетании с методами рядов Фурье, Бубнова-Галёркина, Стриклина, дискретной ортогонализации для расчёта тонкостенных многослойных оболочек при действии динамических термосиловых нагрузок, концентрированных потоков энергии	183
3.3.1. Расчёт слоистых оболочек с переменными в меридиональном направлении свойствами. 3.3.2. Методы расчёта многослойных оболочек с переменными в меридиональном, окружном направлениях и во времени параметрами.
3.4. Особенности расчёта конструкций с помощью предложенных методов при многократных воздействиях концентрированных потоков энергии 189
3.5. Устойчивость вычислительного процесса решения динамических задач при расчёте многослойных конструкций	191
3.6. Приближенный расчёт слоистых оболочек при термосиловом нагружении, воздействии концентрированных потоков энергии	194
3.7. Условия и критерии разрушения многослойных конструкций	199
3.8. Методики и программы расчёта напряжённо-деформированного и теплового состояния толстостенных и тонкостенных многослойных оболочек при действии статических и импульсных нагрузок, полей температур, концентрированных потоков энергии	202
3.9. Критерии подобия многослойных оболочек при термосиловом нагружении	205

Г л а в а 4
РАСЧЁТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО И ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ ТОЛСТОСТЕННЫХ И ТОНКОСТЕННЫХ МНОГОСЛОЙНЫХ ОБОЛОЧЕК ПРИ ДЕЙСТВИИ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ПОТОКОВ ЭНЕРГИИ

4.1. Напряжённо-деформированное и тепловое состояние толстостенных многослойных оболочек при воздействии концентрированных потоков энергии	209
4.1.1. Динамика цилиндрических оболочек с заполнителем при воздействии импульсов давления. 4.1.2. Исследование напряжённо-деформированного состояния и поля температур в оболочках с заполнителем при непрерывном и импульсном воздействии потоков частиц. 4.1.3. Напряжённо-деформированное состояние оболочек с заполнителем при комбинированном непрерывном и импульсном воздействии концентрированных потоков энергии.
4.2. Поведение тонкостенных оболочек с переменными в меридиональном направлении свойствами при воздействии потоков частиц	251
4.2.1. Динамика конических и составных оболочек при импульсном воздействии. 4.2.2. Исследование напряжённо-деформированного состояния конических и составных оболочек при непрерывном и импульсном воздействии потоков частиц.
4.3. Исследование тонкостенных многослойных оболочек с переменными в меридиональном и окружном направлениях и во времени свойствами при воздействии концентрированных потоков энергии	264
4.3.1. Динамика цилиндрических оболочек при воздействии импульсов давления по различным областям. 4.3.2. Колебания цилиндрических оболочек при импульсном воздействии с учётом изменения в процессе воздействия параметров конструкции. 4.3.3. Напряжённо-деформированное состояние цилиндрических оболочек с повреждениями, вызванными воздействием концентрированных потоков энергии, при действии импульсов давления. 4.3.4. Напряжённо-деформированное состояние цилиндрических оболочек при комбинированном эрозионном и импульсных силовых воздействиях концентрированных потоков энергии.

Г л а в а 5
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ КОМПОЗИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ДЕЙСТВИИ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ПОТОКОВ ЭНЕРГИИ

5.1. Воздействие на композитные образцы и оболочки потоков электронов, протонов в квазинепрерывном режиме	292
5.1.1. Описание работы стенда и проводимых на нём испытаний. 5.1.2. Результаты экспериментальных исследований поведения, температурных полей и прочности композитных образцов, вращающихся и неподвижных оболочек при действии квазинепрерывных потоков электронов. 5.1.3. Особенности разрушения композитных оболочек, нагруженных внутренним давлением, при воздействии потока протонов. Сопоставление экспериментальных и расчётных результатов.
5.2. Исследование элементов конструкций из композитных материалов при действии импульсных потоков электронов	307
5.2.1. Описание стенда для экспериментального исследования предварительно нагруженных композитных оболочек. 5.2.2. Определение профиля энерговыделения, температурных полей и параметров газодинамических процессов в композитных оболочках при действии импульсных потоков электронов. 5.2.3. Исследование прочности композитных оболочек, нагруженных внутренним давлением, при воздействии импульсных потоков электронов.
5.3. Динамика и прочность композитных оболочек при нагружении импульсами давления	319
5.3.1. Описание стенда для экспериментального исследования ненагруженных и нагруженных внутренним давлением композитных оболочек при действии импульсного давления. 5.3.2. Экспериментальные исследования деформаций в композитных оболочках. Сравнение с результатами численных расчётов. 5.3.3. Определение сочетания параметров статического нагружения и импульсов давления, при которых происходит разрушение оболочек
5.4. Голографическое исследование оболочек с повреждениями, вызванными воздействием концентрированных потоков энергии, при статическом нагружении	338
5.5. Перенос результатов экспериментов для модельных оболочек на натурные конструкции	345

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Уравнения в перемещениях для многослойной оболочки с периодической структурой слоёв	356

Приложение 2. Уравнения многослойной термоупругой оболочки с периодической структурой слоёв, разрешённые относительно функций, через которые формулируются условия сопряжения смежных слоев	363

Приложение 3. Осреднённые уравнения многослойной термоупругой оболочки с периодической структурой слоёв, разрешённые относительно функций σ̃ = {τ_αz, τ_βz, σ_z, u, v, w, q_z, T}	373

Приложение 4. Нелинейные уравнения движения и граничные условия для многослойной оболочки со слоями переменной жёсткости при линейном законе распределения перемещений по толщине каждого слоя	379

Приложение 5. Значения коэффициентов K_ij[…], определяющих нелинейные слагаемые в системах уравнений (2.136), (2.137)	388

Приложение 6. Динамические уравнения многослойных оболочек с переменными параметрами в меридиональном и окружном направлениях, записанные относительно функций Т = {N_r, N_z, Т_αβ, M_α, М_αβ, u_r, u_z, v, θ, ψ}	397

Приложение 7. Нелинейные уравнения движения и граничные условия для многослойной оболочки с чередующимися несущими и связующими слоями при заданном законе распределения напряжений поперечного сдвига по толщине несущих слоёв	400

Приложение 8. Уравнения, описывающие дополнительное напряжённо-деформированное состояние предварительно нагруженной многослойной оболочки с помощью функций T̃ = {T_α, T_αβ, T_αz, М_α, М_αβ, u, v, w, θ, ψ}	423

Приложение 9. Свойства интегрального преобразования Лапласа и формулы приближённого преобразования Лапласа	431

Приложение 10. Нелинейные трёхмерные уравнения динамики многослойной оболочки, разрешённые относительно функций σ̃ = {τ_αz, τ_βz, σ_z, u, v, w, q_z, T}	435

Приложение 11. Краевые условия для многослойной оболочки с неортогональными граничными поверхностями слоёв	441

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ	448

Книги на ту же тему

Пластичность и ползучесть элементов конструкций при повторных нагружениях, Гохфельд Д. А., Садаков О. С., 1984
Термопрочность деталей машин, Биргер И. А., Шорр Б. Ф., Демьянушко И. В., Дульнев Р. А., Сизова Р. Н., 1975
Справочник по прочности, устойчивости и колебаниям пластин, Вайнберг Д. В., 1973
Балки, пластины и оболочки, Доннелл Л. Г., 1982
Исследования по механике сплошных сред, Эриксен Д., 1977
Курс теории упругости, Тимошенко С. П., 1972
Задачник по строительной механике корабля и основам теории упругости, Суслов В. П., Кочанов Ю. П., 1977
Основы расчёта на устойчивость упругих систем, Алфутов Н. А., 1978
Прочность, устойчивость, колебания. Справочник в трёх томах (комплект из 3 книг), Биргер И. А., Пановко Я. Г., ред., 1968
Ползучесть элементов конструкций. — 2-е изд. стереотип., Работнов Ю. Н., 2014
Несущая способность конструкций при повторных нагружениях, Гохфельд Д. А., Чернявский О. Ф., 1979
Аналитические решения задач тепломассопереноса и термоупругости для многослойных конструкций: Учебное пособие для вузов, Кудинов В. А., Карташов Э. М., Калашников В. В., 2005
Инженерные методы исследования ударных процессов. — 2-е изд., перераб., Батуев Г. С., Голубков Ю. В., Ефремов А. К., Федосов А. А., 1977
Прочность и ресурс ЖРД, Махутов Н. А., Рачук В. С., Гаденин М. М., Рудис М. А., Паничкин Н. Г., 2011
Флаттер пластин и оболочек, Алгазин С. Д., Кийко И. А., 2006

elapsed time 0.020 sec

/Наука и Техника/Математика

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему