Калашніков О. Б. Cтійкість та власні коливання пружних неоднорідних оболонок при термомеханічних навантаженнях

English version

Дисертація на здобуття ступеня кандидата наук

Державний реєстраційний номер

0424U000283

Облікова картка дисертації

0424U000283.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 05.23.17 - Будівельна механіка

18-10-2024

Спеціалізована вчена рада

Д 026.056.04

Київський національний університет будівництва і архітектури

Анотація

Дисертаційна робота присвячена розробці методу комплексного дослідження нелінійного деформування, стійкості та власних коливань тонких пружних багатошарових оболонок, які мають складну форму та геометричні особливості за товщиною і знаходяться під дією статичного термомеханічного навантаження, та розробці методології моделювання термопружних характеристик односпрямованого композитного волокнистого матеріалу в скінченноелементній моделі оболонки. Методи дослідження стійкості та власних коливань оболонок неоднорідної структури ґрунтуються на ефективному підході, за яким тонкі оболонки розглядаються як тривимірні тіла, а їхня поведінка описується співвідношеннями геометрично нелінійної тривимірної теорії термопружності. Уточнена розрахункова модель оболонок побудована на базі використання універсального тривимірного скінченного елемента та залученні моментної схеми скінченних елементів. Прийнятий уніфікований підхід надає можливість досліджувати деформування та власні коливання пружних оболонок різних класів (сталої, гладко- та ступінчасто-змінної товщини, з отворами, з багатошаровою структурою матеріалу тощо) у рамках єдиної методології. Даний підхід дозволяє аналізувати поведінку пружних оболонок, що знаходяться під дією складного (комбінованого) термомеханічного навантаження. У рамках скінченноелементної моделі багатошарової оболонки розроблено методику моделювання властивостей односпрямованого волокнистого композитного матеріалу та розроблено нову модифікацію універсального тривимірного багатошарового СЕ, матеріалом шарів якого є КМ, армований паралельними безперервними волокнами. Новий СЕ побудовано на основі просторового ізопараметричного 8-ми вузлового багатошарового СЕ з полілінійними функціями форми, матеріалами шарів якого є традиційні матеріали. Визначення ефективних характеристик КМ здійснюється за структурними мікромеханічними параметрами його компонентів на основі відомих методик прогнозування термопружних сталих для даної моделі композиту. Це дало змогу поширити метод аналізу поведінки пружних оболонок, виготовлених з традиційних матеріалів, на задачі дослідження стійкості та власних коливань багатошарових волокнистих композитних оболонок. Дослідження процесів геометрично нелінійного деформування оболонки базується на загальній лагранжевій постановці варіаційної задачі у приростах, коли процес деформування подається як послідовність рівноважних станів при достатньо малих кроках термомеханічного навантаження. Використано модель лінійно-пружного суцільного середовища, властивості якого відповідають узагальненому закону Дюамеля-Неймана, при великих переміщеннях і малих деформаціях. Метод комплексного аналізу стійкості та власних коливань оболонок побудовано як двохетапний алгоритм, що реалізується на кожному кроці приросту навантаження і дає змогу виконувати модальний аналіз конструкції з урахуванням переднапруженого стану. За таким підходом момент втрати стійкості конструкції може бути визначений одночасно за статичним і динамічним критеріями. Обґрунтовано ефективність і достовірність розробленого методу шляхом проведення чисельних досліджень збіжності та точності розв’язків, а також порівняльного аналізу результатів з даними інших авторів і з результатами розрахунку із залученням програмних комплексів ЛІРА-САПР, SCAD, NASTRAN. Досліджено вплив геометричних параметрів конструктивних елементів оболонок і параметрів термомеханічного навантаження на нелінійне деформування, стійкість та власні коливання пружних оболонок. Можливості методу продемонстровано на прикладі розв’язання задачі щодо власних коливань складеної композитної оболонки – обтічника літального апарату. Ключові слова: тонка пружна оболонка, ступінчасто-змінна товщина, геометрично нелінійне деформування, стійкість, власні коливання, термомеханічне навантаження, універсальний тривимірний скінченний елемент, моментна схема скінченних елементів, волокнистий односпрямований композитний матеріал.

Читати повністю

Публікації

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.

Читати повністю

Файли

DISS_KALASHNIKOV.pdf

autoreferat-AREF_KALASHNIKOV.pdf

evolution-Рішення щодо присудження наукового ступеня Калашніков.pdf

Схожі дисертації

0426U000013

Лабібов Расім Ровшанович

Особливості пластичного деформування одно- та двовимірних конструкційних елементів з майданчиком плинності

0525U000371

Шлюнь Наталія Володимирівна

Моделі та методи розрахунку неоднорідних композитів з урахуванням макро і мікро термомеханічних ефектів у них

0525U000238

Мартинюк Іван Юрійович

Напіваналітичний метод скінчених елементів в задачах деформування, континуального руйнування та формозмінення просторових тіл неканонічної форми та складної структури

0425U000005

Янсонс Марина Оскарівна

Модифікований метод прямих в задачах вісесиметричних тіл при термосиловому навантаженні

0524U000182

Подворний Андрій Володимирович

Деформування, динаміка та стійкість конструктивно анізотропних циліндричних оболонок в просторовій постановці