Мєднікова М. А. Вплив кругових отворів на напружено-деформований стан циліндричних оболонок скінченної довжини при крученні

Дисертаційна робота присвячена дослідженню напружено-деформованого стану (НДС) пружних ізотропних циліндричних тонкостінних оболонок скінченних довжин, ослаблених круговим отвором при дії крутного моменту. За допомогою лінійного і геометрично нелінійного аналізів методом скінченних елементів (МСЕ) досліджений вплив зміни геометричних параметрів на напружений стан, зокрема на коефіцієнт концентрації напружень. На основі лінійного МСЕ-аналізу розроблені ефективні сіткові моделі для вирішення задач визначення НДС у циліндричних оболонках з отвором, ґрунтовані на застосуванні адаптивних сіток у сукупності зі спеціально сформульованими методами контролю точності. Показано, що математична модель А. І. Лур'є застосовна до оболонок великої довжини і для малого розміру отвору, і непридатна для коротких оболонок і для оболонок, ослаблених великим отвором. Використання зазначеної моделі до оболонок скінченних довжин може багаторазово завищувати результати рішення задачі про визначення рівня концентрації напружень. Для широкого діапазону зміни геометричних параметрів оболонок результати, отримані в нелінійній постановці близькі до результатів з лінійного рішення тільки для початкового етапу навантаження і в досить вузькому діапазоні навантажень. При врахуванні геометричної нелінійності деформації, поля напружень і поля переміщень із зростанням навантаження, особливо при наближенні до вичерпання несучої здатності, зазнають якісних змін, як на межі, так і в значній області навколо отвору. Основна увага приділена дослідженню концентрації напружень і залежностям коефіцієнта концентрації напружень від величини навантаження, довжини оболонки і розміру отвору. Із ростом навантаження коефіцієнт концентрації напружень зростає для усіх досліджуваних оболонок. Виняток становлять оболонки великої довжини з малим розміром отвору, для яких він практично не залежить від рівня навантаження. Виявлено, що існує деяка довжина, зі зменшенням якої починає позначатися підтримувальний вплив краю оболонки, який виражається в істотному зниженні рівня концентрації напружень. Результати дослідження використані у практиці підприємства «Конструкторське бюро «Південне» ім. М. К. Янгеля при проєктуванні ракети космічного призначення, зокрема адаптеру та головного обтічника в рамках роботи за міжнародним контрактом. Ключові слова: метод скінченних елементів, циліндрична оболонка, круговий отвір, кручення, напружено-деформований стан, коефіцієнт концентрації напружень.