Визначення впливу поздовжніх ребер на деформування багатошарових еліпсоїдальних оболонок при нестаціонарних навантаженнях

Автор(и)

  • Юлія Анатоліївна Мейш Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0001-7492-700X
  • Марина Олександрівна Бєлова Державний торговельно-економічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-0546-8094
  • Наталія Вікторівна Майбородіна Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0003-1754-6790
  • В’ячеслав Панасович Герасименко Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0002-4017-1141

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.310241

Ключові слова:

тришарові оболонки, вимушені коливання, нестаціонарне навантаження, підкріплені ребрами, чисельний алгоритм

Анотація

Об’єктом дослідження є деформації багатошарових оболонок при дії нестаціонарного розподіленого навантаження. Для підвищення міцності оболонки запропоновано підкріпити їх повздовжніми  ребрами. Використання теорії оболонок і стержнів типу Тимошенка дозволило дослідити вплив поздовжніх ребер на деформації багатошарових еліпсоїдальних оболонок при нестаціонарних навантаженнях, з врахуванням дискретності розміщення ребер. На основі варіаційного принципу Гамільтона-Остроградського побудовано математичну модель коливань оболонки при дії на неї різного виду короткочасних нестаціонарних навантажень. Чисельний алгоритм, що ґрунтується на застосуванні  інтегро-інтерполяційного методу побудови скінченно-різницевих схем по просторовим координатам та явної скінченно-pізницевої схеми по часовій координаті, дозволив одержати розв'язок поставленої задачі.

На основі побудованих залежностей «оболонка-ребра» встановлено, що підкріплюючі ребра значно впливають на деформований стан багатошарової еліпсоїдальної оболонки. На всьому досліджуваному часовому інтервалі, максимальна деформація ε11 гладкої тришарової еліпсоїдальної оболонки була більша в середньому 1,4 рази від деформації ε11 підкріпленої тришарової еліпсоїдальної оболонки. Визначено, що з плином часу наявність підкріплюючих ребер має більший вплив на деформований стан підкріпленої еліпсоїдальної оболонки.

Особливістю даного дослідження є врахування дискретності розміщення підкріплюючих ребер, що дозволило дослідити вплив поздовжніх ребер на деформування  багатошарових еліпсоїдальних оболонок при нестаціонарних навантаженнях.

Отримані результати може бути використані для дослідження прикладних задач в науково-дослідних організаціях та конструкторських бюро при проєктуванні оболонкових конструкцій

Біографії авторів

Юлія Анатоліївна Мейш, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Доктор технічних наук, професор

Кафедра вищої та прикладної математики

Марина Олександрівна Бєлова, Державний торговельно-економічний університет

Кандидат фізико-математичних наук, доцент

Кафедра цифрової економіки та системного аналізу

Наталія Вікторівна Майбородіна, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Кандидат фізико-математичних наук, доцент

Кафедра природничо-математичних та загальноінженерних дисциплін

В’ячеслав Панасович Герасименко, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра електроенергетики, електротехніки та електромеханіки

Посилання

  1. Avramov, K. V., Uspenskyi, B. V., Urniaieva, I. A., Breslavskyi, I. D. (2023). Bifurcations and Stability of Nonlinear Vibrations of a Three-Layer Composite Shell with Moderate Amplitudes. Journal of Mechanical Engineering, 26 (2), 6–15. https://doi.org/10.15407/pmach2023.02.006
  2. Song, J.-P., She, G.-L., He, Y.-J. (2024). Nonlinear forced vibration of axially moving functionally graded cylindrical shells under hygro-thermal loads. Geomechanics and Engineering, 36 (2), 99–109. https://doi.org/10.12989/gae.2024.36.2.099
  3. Salenko, O., Drahobetskyi, V., Symonova, A., Onishchenko, E., Kostenko, A., Tsurkan, D., Vasiukov, D. (2024). Damage Behavior of Multilayer Axisymmetric Shells Obtained by the FDM Method. Journal of Engineering Sciences, 11 (1), D27–D35. https://doi.org/10.21272/jes.2024.11(1).d4
  4. Gulizzi, V., Benedetti, I., Milazzo, A. (2024). High-order accurate transient and free-vibration analysis of plates and shells. Journal of Sound and Vibration, 587, 118479. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2024.118479
  5. Sun, J., Ni, Y., Gao, H., Zhu, S., Tong, Z., Zhou, Z. (2019). Torsional Buckling of Functionally Graded Multilayer Graphene Nanoplatelet-Reinforced Cylindrical Shells. International Journal of Structural Stability and Dynamics, 20 (01), 2050005. https://doi.org/10.1142/s0219455420500054
  6. Sun, J., Zhu, S., Tong, Z., Zhou, Z., Xu, X. (2020). Post-buckling analysis of functionally graded multilayer graphene platelet reinforced composite cylindrical shells under axial compression. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 476 (2243). https://doi.org/10.1098/rspa.2020.0506
  7. Tao, C., Dai, T. (2021). Postbuckling of multilayer cylindrical and spherical shell panels reinforced with graphene platelet by isogeometric analysis. Engineering with Computers, 38 (S3), 1885–1900. https://doi.org/10.1007/s00366-021-01360-4
  8. Liu, Z., Wu, X., Yu, M., Habibi, M. (2020). Large-amplitude dynamical behavior of multilayer graphene platelets reinforced nanocomposite annular plate under thermo-mechanical loadings. Mechanics Based Design of Structures and Machines, 50 (11), 3722–3746. https://doi.org/10.1080/15397734.2020.1815544
  9. Shiyekar, S. M. (2024). Analytical and Numerical Investigations of Multilayered Sandwich Structures under Static and Dynamic Conditions. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1326 (1), 012032. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1326/1/012032
  10. Guarino, G., Gulizzi, V., Milazzo, A. (2022). Accurate Multilayered Shell Buckling Analysis via the Implicit-Mesh Discontinuous Galerkin Method. AIAA Journal, 60 (12), 6854–6868. https://doi.org/10.2514/1.j061933
  11. Rahnama, M., Hamzeloo, S. R., Morad Sheikhi, M. (2024). Vibration analysis of anisogrid composite lattice sandwich truncated conical shells: Theoretical and experimental approaches. Journal of Composite Materials. https://doi.org/10.1177/00219983241264364
  12. Monge, J. C., Mantari, J. L., Arciniega, R. A. (2022). 3D semi-analytical solution of hygro-thermo-mechanical multilayered doubly-curved shells. Engineering Structures, 256, 113916. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2022.113916
  13. Brischetto, S., Torre, R. (2018). Thermo-elastic analysis of multilayered plates and shells based on 1D and 3D heat conduction problems. Composite Structures, 206, 326–353. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.08.042
  14. Taati, E., Rastian, V., Fallah, F. (2024). Nonlinear geometric fluid-structure interaction model of multilayered sandwich plates in contact with unbounded or bounded fluid flow. Ocean Engineering, 292, 116559. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2023.116559
  15. Meish, V. F., Meish, Yu. A., Maiborodina, N. V., Storozhuk, E. A. (2023). Deformation of Three-Layer Ellipsoidal Shells Reinforced with Longitudinal Ribs Under Non-Stationary Loading. International Applied Mechanics, 59 (3), 292–303. https://doi.org/10.1007/s10778-023-01221-1
  16. Meish, V. F., Maiborodina, N. V. (2008). Nonaxisymmetric vibrations of ellipsoidal shells under nonstationary distributed loads. International Applied Mechanics, 44 (9), 1015–1024. https://doi.org/10.1007/s10778-009-0117-7
  17. Meish, V. F., Maiborodina, N. V. (2008). Analysis of the nonaxisymmetric vibrations of flexible ellipsoidal shells discretely reinforced with transverse ribs under nonstationary loads. International Applied Mechanics, 44 (10), 1128–1136. https://doi.org/10.1007/s10778-009-0125-7
  18. Maiborodina, N. V., Meish, V. F. (2013). Forced Vibrations of Ellipsoidal Shells Reinforced with Transverse Ribs Under a Nonstationary Distributed Load. International Applied Mechanics, 49 (6), 693–701. https://doi.org/10.1007/s10778-013-0603-9
  19. Meish, V. F., Maiborodina, N. V. (2018). Stress State of Discretely Stiffened Ellipsoidal Shells Under a Nonstationary Normal Load. International Applied Mechanics, 54 (6), 675–686. https://doi.org/10.1007/s10778-018-0922-y
  20. Meish, V. F., Meish, Yu. A., Maiborodina, N. V., Herasymenko, V. P. (2022). Dynamic Behavior of Ellipsoidal Sandwich Shells Under Nonstationary Loads. International Applied Mechanics, 58 (2), 170–179. https://doi.org/10.1007/s10778-022-01144-3
Визначення впливу поздовжніх ребер на деформування багатошарових еліпсоїдальних оболонок при нестаціонарних навантаженнях

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-08-29

Як цитувати

Мейш, Ю. А., Бєлова, М. О., Майбородіна, Н. В., & Герасименко, В. П. (2024). Визначення впливу поздовжніх ребер на деформування багатошарових еліпсоїдальних оболонок при нестаціонарних навантаженнях. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(7 (130), 78–88. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.310241

Номер

Том 4 № 7 (130) (2024): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Yuliia Meish, Maryna Belova, Nataliia Maiborodina, Viacheslav Gerasymenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.