Аналіз лінійних коливань композитної сандвіч-конічної оболонки, виготовленої адитивними технологіями

Анотація

Сандвіч-конічна оболонка з пружним стільниковим заповнювачем, що досліджується в цій роботі, виготовляється адитивними технологіями та має три шари. Стільниковий заповнювач виробляється із матеріалу ULTEM, а горішні й долішні лицеві шари конструкцій – із вуглепластику. Кожен шар конструкцій є ортотропним матеріалом і задовольняє закону Гука. Завдяки процедурі гомогенізації, яка використовує метод скінчених елементів, замість стільникового заповнювача отримаємо еквівалентне ортотропне середовище. Пружні властивості цього середовища задовольняють закону Гука. Модифікована теорія зсуву високого порядку застосовується для моделювання деформування конструкцій. Деформування кожного шару конструкцій описуються п’ятьма змінними, до яких відносять три проєкції переміщень серединної поверхні і два кута повороту нормалі до серединної поверхні. Для розрахунку переміщень шарів використовуються граничні умови для напружень і граничні умови, які описують неперервність переміщень на межах шарів. Коливання тришарової сандвіч-оболонки розкладаються по базисних функціях, які задовольняють кінематичним граничним умовам. Для дослідження коливань використовується метод Релєя-Рітца. Параметри коливань конструкцій розраховуються із проблеми власних значень. Для верифікацій отриманих результатів власні частоти порівнюються з даними скінчено елементного моделювання. Як випливає із розрахунків, власні частоти, отримані методом Релєя-Рітца й методом скінченних елементів, близькі. Спектр власних частот дуже щільний. Мінімальна власна частота коливань спостерігається при числі хвиль у коловому напрямку рівнім одиниці.