Kalashnikov O. Buckling and natural vibrations of elastic inhomogeneous shells under thermomechanical loads

Українська версія

Thesis for the degree of Candidate of Sciences (CSc)

State registration number

0424U000283

Applicant for

Specialization

  • 05.23.17 - Будівельна механіка

18-10-2024

Specialized Academic Board

Д 026.056.04

Kyiv National University of Construction and Architecture

Essay

The dissertation is devoted to the development of the method for complex studying geometrically nonlinear deformation, buckling and natural vibrations of shells with a complex shape of the middle surface, geometric features throughout the thickness, and a multilayer material structure under the action of static thermomechanical loading. The research methods are based on an the effective approach in which thin shells are considered as three-dimensional bodies. Their behavior is described by the relations of three-dimensional geometrically nonlinear theory of thermoelasticity and the moment finite element scheme. Within a single methodology the adopted unified approach allows us for the investigation of the deformation and natural vibrations of elastic shells of various classes such as constant, linear and stepwise-varying thickness, with holes, and multilayer material structures, etc. This approach enables the analysis of the behavior of elastic shells under complex (combined) hermomechanical load. Within the framework of the finite element model of the multilayer shell, a method of modeling the properties of unidirectional fibrous composite material has been developed. A new modification of the universal isoparametric eight-node multilayer 3D finite element with multilinear shape functions has been developed, intended for studying thin elastic shells made of both traditional and composite materials. Determination of the effective characteristics of the composite material is implemented by the structural micromechanical parameters of its components based on known methods for predicting thermoelastic constants for a given model of the composite. To determine the effect of the prestressed state of the shell on the frequencies and forms of natural vibrations, a two-stage algorithm was developed, which is implemented at each step of increasing the thermomechanical load. The substantiation of the effectiveness and reliability of the proposed method was confirmed by conducting numerical studies of convergence of solutions and accuracy of solutions on tests. The effect of various geometrical parameters of structural elements of shells and parameters of thermomechanical load on nonlinear deformation, stability and natural vibrations of elastic shells has been investigated. Key words: thin elastic shell, stepped-variable thickness, geometrically nonlinear deformation, buckling, natural vibration, thermomechanical loading, universal 3D finite element, moment finite element scheme, fibrous unidirectional composite material.

Research papers

Кривенко О.П., Лізунов П.П., Калашніков О.Б. Універсальний тривимірний скінченний елемент для розрахунку пружних неоднорідних оболонок при термомеханічних навантаженнях. Опір матеріалів і теорія споруд. 2024. №112. С. 93-107. ( Web of Science, Q4)

Кривенко О.П., Лізунов П.П., Ворона Ю.В., Калашніков О.Б. Моделювання процесів нелінійного деформування, втрати стійкості та коливань пружних оболонок неоднорідної структури. Прикладна механіка . 2024. Т.60 № 4. С. 91-107. ( Scopus, Q4)

Krivenko O.P.; Lizunov P.P.; Vorona Yu.V.; Kalashnikov O.B. Comparative analysis of the stability and natural vibrations of shallow panels under the action of thermomechanical loads. Strength of Materials and Theory of Structures. 2023. № 111. Р. 49-64. ( Web of Science, Q4)

Krivenko O.P., Lizunov P.P., Vorona Yu.V., Kalashnikov O.B. A Method for Analysis of Nonlinear Deformation, Buckling, and Vibrations of Thin Elastic Shells with an Inhomogeneous Structure. Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific and Technical collected articles . 2023. №110. P. 131-149. ( Web of Science, Q4)

Krivenko O., Lizunov P., Kalashnikov O. The influence of geometrical shape on the buckling of thin-walled axisymmetric shells. Management of Development of Complex Systems , 2024 №57, P. 102-106.

Кривенко О.П., Лізунов П.П., Ворона Ю.В., Калашніков О.Б. Моделювання термопружних властивостей композитного матеріалу в задачах стійкості багатошарових оболонок. Управління розвитком складних систем . 2023. № 54. С. 77-89.

Кривенко О.П., Лізунов П.П., Ворона Ю.В., Калашніков О.Б . Використання моментної схеми скінчених елементів при дослідженні тонких пружних оболонок. Управління розвитком складних систем . 2023. №53. С. 52-62.

Соловей М.О., Кривенко О.П., Калашніков О.Б. Вплив попереднього нагріву на втрату стійкості пологих оболонок при дії тиску. Опір матеріалів і теорія споруд . 2012. № 90. C. 143-157.

Соловей М.О., Кривенко О.П., Міщенко О.О., Калашніков О.Б. Врахування характеристик композитного матеріалу в скінченноелементній моделі неоднорідної оболонки. Опір матеріалів і теорія споруд. 2012. № 89. C. 172-180.

Соловей М.О., Кривенко О.П., Калашніков О.Б., Тамілко О.А. Порівняльний аналіз стійкості осесиметричних оболонок лінійно-змінної товщини. Опір матеріалів і теорія споруд . 2009. № 84. C. 89-96.

Соловей М.О., Кривенко О.П., Калашніков О.Б. Порівняльний аналіз результатів розрахунків стійкості тонких пружних оболонок. Опір матеріалів і теорія споруд. 2009. № 83. C. 63-73.

Калашніков О.Б., Кривенко О.П., Лізунов П.П. Дослідження стійкості та власних коливань пружних оболонкових конструкцій при дії статичних термомеханічних навантажень. Актуальні проблеми інженерної механіки : матеріали Х Міжнародної науково-практичної конференції Одеса: ОДАБА, 2024. С. 144-147.

Kalashnikov O., Krivenko O., Lizunov P. Comprehensive investigation of the buckling and natural vibrations of thin elastic shells under the action of thermomechanical loads. Science in the Environment of Rapid Change: IV International scientific and practical conference, Brussels, 6-8 April 2024. P. 407–410.

Kalashnikov O., Krivenko O., Lizunov P. (2024). Modification of a universal three- dimensional finite element for modeling multilayer composite shells . Diversity and inclusion in scientific area : IV International scientific and practical conference, Warsaw, 26-28 March 2024. P. 461–463.

Кривенко О.П., Лізунов П.П., Ворона Ю.В., Калашніков О.Б. Скінченно- елементний аналіз коливань і стійкості пружних оболонок при дії термосилових навантажень. Проблеми будівельного та транспортного комплексів : матеріали. міжн. науково-технічної on-line конф. Кропивницький: ЦНТУ, 2023. С. 82-85.

Калашніков О.Б., Кривенко О.П. Врахування термопружних характеристик односпрямованого волокнистого композитного матеріалу в скінченноелементній моделі неоднорідної оболонки. Енергоощадні машини і технології : матеріали міжн. науково-практичної конф. Київ, КНУБА. 2023. С. 153-156.

Калашніков О.Б., Верюжська Т.Ю. Нелінійне деформування та стійкість пружних оболонок, послаблених каналами, виїмками та отворами. 74-та Науково- практична конференція КНУБА : матеріали конференції , Київ, 2013. С. 122.

Калашніков О.Б. Порівняльний аналіз напружено-деформованого стану і стійкості пружних оболонок з каналами та ребрами. Наукова конференція молодих вчених, аспірантів і студентів КНУБА : матеріали конференції , Київ, 2012. С. 44.

Калашніков О.Б., Солоденко А.Д. Стійкість пружних пологих оболонок ступінчасто-змінної товщини. 73-тя Науково-практична конференція КНУБА : матеріали конференції , Київ, 2012. С. 102.

Калашніков О.Б., Гусар П.П. Аналіз задач нелінійного деформування та стійкості тонких пружних оболонок, що розв’язані за МССЕ та ПК ЛІРА. Наукова конференція молодих вчених, аспірантів і студентів КНУБА : матеріали конференції , Київ, 2010. С. 32.

Files

Similar theses