Колебания цилиндрической сэндвич-оболочки с наполнителем, изготовленным с помощью технологии FDM

Авторы

  • Б. В. Успенский Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), Ukraine https://orcid.org/0000-0001-6360-7430
  • К. В. Аврамов Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), Ukraine https://orcid.org/0000-0002-8740-693X
  • И. И. Деревянко Государственное предприятие «Конструкторское бюро «Южное» им. М. К. Янгеля» (49008, Украина, г. Днепр, ул. Криворожская, 3), Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), Ukraine https://orcid.org/0000-0002-1477-3173

Аннотация

Представлена модель динамического деформирования трёхслойной цилиндрической оболочки с сотовым наполнителем, изготовленным с помощью технологии FDM, и обшивками, армированными направленными углеродными нанотрубками. Рассматривается сотовый наполнитель, изготовленный из термопластика ULTEM 9085. Для анализа напряжённо-деформированного состояния сотового наполнителя использована процедура конечно-элементной гомогенизации. В результате этой процедуры динамический отклик сотового наполнителя моделируется однородным ортотропным материалом, механические свойства которого соответствуют свойствам наполнителя. В основе предложенной модели лежит теория высокого порядка, расширенная для анализа сэндвич-конструкций. Проекции перемещений обшивок раскладываются по поперечной координате вплоть до квадратичных слагаемых. Проекции перемещений сотового наполнителя раскладываются по поперечной координате вплоть до кубических слагаемых. Для обеспечения целостности конструкции используются условия непрерывности перемещений оболочки на стыке слоёв. Исследование линейных колебаний оболочки производится с помощью метода Рэлея-Ритца. Для его применения выводится потенциальная и кинетическая энергии конструкции. Рассмотрены собственные частоты и формы колебаний цилиндрической сэндвич-оболочки, защемлённой с одной стороны. Исследована зависимость форм и частот колебаний от толщины сотового наполнителя и направления армирования обшивок оболочки. Обнаружено, что для собственных форм сэндвич-оболочки характерно меньшее число волн в окружном направлении, а также намного более раннее появление осесимметричных форм. Это означает, что при анализе резонансных колебаний сэндвич-оболочки необходимо учитывать осесимметричные формы. Изменение направления армирования обшивок углеродными нанотрубками позволяет существенно влиять на частоты собственных колебаний оболочки, характеризующихся ненулевым числом волн в окружном направлении. Обнаружено, что этот параметр не влияет на частоты осесимметричных форм рассматриваемой оболочки.

Биографии авторов

Б. В. Успенский, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10)

Кандидат технических наук

К. В. Аврамов, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10)

Доктор технических наук

И. И. Деревянко, Государственное предприятие «Конструкторское бюро «Южное» им. М. К. Янгеля» (49008, Украина, г. Днепр, ул. Криворожская, 3), Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10)

Кандидат технических наук

Загрузки

Опубликован

2022-01-12

Выпуск

Том 24 № 4 (2021)

Раздел

Динамика и прочность машин

Лицензия

Copyright (c) 2021 Б. В. Успенский, К. В. Аврамов, И. И. Деревянко

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NoDerivatives» («Атрибуция — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в этом  журнале, соглашаются со следующими условиями:

  • Авторы оставляют за собой право на авторство своей работы и передают журналу право первой публикации этой работы на условиях лицензионного  договора (соглашения).
  • Авторы имеют право заключать самостоятельно дополнительные договора (соглашения) о неэксклюзивном распространении работы в том виде, в котором она была опубликована этим журналом (например, размещать работу в электронном хранилище учреждения или публиковать в составе монографии), при условии сохранения ссылки на первую публикацию работы в этом журнале.
  • Политика журнала позволяет размещение авторами в сети Интернет (например, в хранилищах учреждения или на персональных веб-сайтах) рукописи работы, как до подачи этой рукописи в редакцию, так и во время ее редакционной обработки, поскольку это способствует возникновению продуктивной научной дискуссии и позитивно отражается на оперативности и динамике цитирования опубликованной работы (см. The Effect of Open Access).