Аналіз напруженого стану шару з двома циліндричними врізаними опорами

Анотація

Досліджується напружений стан однорідного ізотропного шару при дії просторового статичного зовнішнього навантаження. Дві кругові циліндричні опори врізані в тіло шару паралельно його межам. Опори та тіло шару жорстко спряжені між собою. Просторова задача теорії пружності розв’язується за допомогою аналітико-чисельного узагальненого методу Фур’є. Шар розглядається в декартовій системі координат, опори – у локальних циліндричних. На верхній та нижній поверхнях шару задані напруження. Опори розглядаються у вигляді циліндричних порожнин у шарі із заданими на їх поверхнях нульовими переміщеннями. Задовольняючи граничним умовам на верхній і нижній поверхнях шару, а також на циліндричних поверхнях порожнин, отримано системи нескінченних інтегро-алгебраїчних рівнянь, які в подальшому зведені до лінійних алгебраїчних. Нескінченна система розв’язується методом редукції. У чисельних дослідженнях проаналізовано параметри інтегрування коливних функцій, розв’язані задачі при різних відстанях між опорами. Одиничне навантаження у вигляді швидко спадаючої функції прикладено на верхній межі між опорами. Для цих випадків проведено аналіз напруженого стану на поверхнях шару між опорами та на циліндричних поверхнях, що контактують з опорами. Чисельний аналіз показав, що при збільшенні відстані між опорами зростають напруження σ_x на нижній та верхній поверхнях шару й напруження τ_ρφ на поверхнях порожнин. Використання аналітико-чисельного методу дало можливість отримати результат із точністю 10^-4 для значень напружень від 0 до 1 при порядку системи рівнянь m=6. При збільшенні порядку системи точність виконання граничних умов зростатиме. Представлене аналітико-чисельне розв’язання може використовуватися для високоточного визначення напружено-деформованого стану представленого типу задач, а також як еталонне для задач, що базуються на чисельних методах.