Введение к работе
Актуальность темы. Развитие науки и техники в нашем столетии приобрело интенсивны» характер, который связан с созданием новых конструкций техники, различных аппаратов и- сооружений, использованием качественно новых материалов и технологий, отвечающих передовому научно-техническому прогресху. Все это вместе выдвигают повышенные требования к исследованиям 8 области-динамики деформируемых тел.
При выполнении динамического расчета многих элементов конструкций стараются учесть влияние инерции вращения и деформации поперечного сдвига. Эти явления,- присущие всем: конструкциям, подвергнутых динамическому деформированию являются одними из определяющих факторов, сильно влияющих на прочностные характеристики материала, надежности и долговечности конструкций. Кроме того, в современной технике все большее распространение получают материалы, обладающие вязкоупругими свойствами, в частности полимерные. Фундаментальные исследования в области нестационарных процессов деформирования упругих и вязкоупругих. тел с. учетом влиянии инерции вращения и деформации поперечного сдвига, и конкретные расчеты элементов инженерных конструкций из" таких материалов находят широкое применение в различных областях нгисенерной практики.
Актуальной проблемой современного этапа теоретических исследований в области нестационарных колебаний элементов- конструкций, наряду с развитием эффективных методов исследования различных классов плоских и пространственных задач в. рамках.' известных классических моделей, является разработка новых моделей динамического деформирования упругих и вязкоупругих материалов- g учетом целого ряда механических эффектов, в частности, с учетом влияния инерции вращения- и. деформации поперечного сдвига, теоретический анализ основных механических факторов как частота колебаний и фазовая скорость распространения волн в различных сыпучих телах, грунтах и горных породах с-учетом влияния указанных эффектов, увеличение объема банка аналитически решенных конкретных прикладных задач.
Проблемы изучения динамического поведения упругих и вязкоупругих цилиндрических слоев и оболочек, взаимодействующих с окружающей деформируемой средой в случае воздействия на них сейсмических, взрывных и других внешних динамически* нагрузок примыкает к указанному классу задач. Область применения таких задач достаточно широка, так как круговые цилиндрические оболочки и слои являются элементами многих инженерных конструкций- начиная от простейших машин, приборов и сооружений, кончая сложнейшей космической техникой. Учет инерции вращения, деформации поперечного Сдвига,, и. окружадащеті деформируемой среды приводит к
значительному усложнению исследования таких задач. С другой стороны, правильный учет этих факторов имеет большое значение для обеспечения прочности, надежности и долговечности конструкций, позволяет в значительной степени сэкономить материальные ресурсы.
Диссертационная работа посвящена исследованию осесимметричных колебаний круговых цилиндрических слоев и оболочек с учетом влияния инерции вращения и деформации поперечного сдвига, применительно к задачам механики горных пород и горной . механики, в частности, применительно к практике бурения глубоких скважин, проводимых в однородных горных породах.
Целью диссертационной работы является качественная н количественная оценка влияний инерции Брашения, деформации поперечного сдвига и окружающей деформируемой среды на осеси.мметричные колебания круговых цилиндрических слоев и оболочек, «а основании полученных результатов определение конкретного вклада инерции вращения и деформации поперечного сдвига в отдельности; решение прикладных задач применительно к механике горных пород и практике.бурения.
Для ..реализации поставленной задачи в диссертационной работе используются уточненные/уравнения колебания, относительно некоторого, небольшого числа искомых функций ьремени, определенных в точках произвольной промежуточной поверхности слоя. Эти уравнения в своих структурах учитывают реакцию окружающей деформируемой среды и позволяют правильно сформулировать, контактные динамические и кинематические условия на границе раздела .сред.
Научная новизна представленных в диссертации результатов заключается в следующем: '
1) поставлены и решены, ряд новых задач о собственных -крутильных и
продольно-радиальных колебаниях кругового цилиндрического упругого слоя с
защемленными торцами;
-
поставлены и решены новые задачи, по нестационарному взаимодействию цилиндрических слоев и оболочек'с.деформируемой окружающей средой;
-
получены конкретные показатели вклада инерции вращения и деформации поперечного сдвига на осесимметричные колебания цилиндрического слоя и оболочки; .
-
получены частотные характеристики некоторых горных пород и выявлены особенности изменения фазовой скорости распространения волн в них;
-
решена практическая задача о крутильных колебаниях бурильной колонны, вращающейся с постоянной угловой скоростью с учетом влияния окружающей среды из горных пород и вязкоупругих свойств материала труб.
Достоверность положений и выводов диссертационной работы детально обоснованы. Основные представленные. в ней результаты получены в итоге развития и применения обоснованных и многократно апробированных
исследователями математических методов к задачам, поставленных строго в рамках уточненной технической теории. Достоверность полученных результатов подверждается систематической" проверкой и сопоставлением, в частных случаях, с известными результатами других исследователей.
Научное значение исследований, проведенных в диссертации, состоит в развитии задач нестационарного взаимодействия круговых цилиндрических слоев и оболочек с окружающей средой; в определении конкретного вклада инерции вращения и деформации поперечного сдвига на колебания слоя, применения эффективных аналитических методов решения актуальных научных и прикладных задач о колебаниях слоя, а также возможностях обобщения этих методов на ряд родственных задач механики горных пород, деформируемого твердого тела и другие.
Практическое значение проведенных в диссертации исследований связано с возможностями применения полученных результатов к актуальным прикладным задачам, ' а именно для уточненного расчета в случае осесимметричных колебаний слоя собственных частот и собственных форм колебаний; для расчета частотных характеристик и фазовых скоростей круговых цилиндрических слоев и оболочек, взаимодействующих с деформируемой средой при сейсмических, взрывных и других динамических внешних воздействиях.
Научные «следования и прикладные разработки, на которых базируется содержание диссертации, выполнены а рамках ряда важнейших научно-исследовательских работ,предуслшгренных программами и планами ГКНТ РУз. и Мин ВУЗа РУз. в том числе: госбюджетной научно-исследовательской темы "Разработка аналитических и численных методов в современной теории колебания и устойчивости" номер гос. регистрации 01940002586, гранта ГКНТ РУз. 20/97 "Нестационарное взаимодействие цилиндрических слоев и оболочек с деформируемой средой", хоздоговорных работ №4437 "Расчет и разработка математической модели выбора оптимальных параметров анкер-набрызгбетонной крепи стволов малых шахт для условий работы объектов ГТТТ "Самаркандгеология", выполняющейся на кафедре теоретической и прикладной механики СамГУ им. А.Навои в 1997-1999 годах.
Внедрение результате; з Некоторые результаты исследований, проведенных в рамках диссертациионной работы были использованы для расчета параметров комбинированной анкер-набрызгбетонной крепи стенок туннеля для переброски вод (х/д. работа №4437) в Байсунском районе Сурхандарикской области на участке Паданг (штольная №6) Кашкадарьинской геолого-разведочной экспедиции (Акт №5 от 20.09.96), которые подтверждены актом внедрения Государственного геологического предприятия "Самаркаидгеология" от 3 марта 1997 года.
Апробация работы Основные результаты диссертации докладывались и
обсуждались на: .- -«.-., -*
6 .
- международной конфренции "Актуальные проблемы механики
контактного взаимодействия". (Самарканд 1997 г.);
- международной конфренции "'Актуальные проблемы теоретической и
прикладной механики", посвященной 70-летию СамГУ (Самарканд, 1997, 18-20
ноября);
-. республиканской конфренции "Передовые технологии и методы
создания и эксплуатации авиакосмической техники" (Ташкент, ТГАИ, 1998,
апрель),. ''..'."
- международной конфренции "Актуальные вопросы сейсмостойкости
зданий и сооружений". (Самарканд, 1997 год); ,
-ежегодных научных конфренцйях профессорско-преподовательского
состава СамГУ в 1997, 1998,1999 годах;
заседании научного семинара кафедры "Теоретическая и прикладная механика СамГУ под руководством д.т.н., проф. Х.Х.Худойназарова;
заседании' научного семинара кафедры "Строительная механика и основы сейсмостойкости сооружений" ТАСИ. под руководством д.т.н., проф. К.С.Абдурашид'ова (Ташкент, 1999,22 июня);
заседании научного семинара лаборатории ДПС ИМиСС АН РУз. под руководством акад. АН РУз Ё.Н.Мубаракова (Ташкент, 1999 г);
заседании городского научного семинара "Механика сплошных сред" под руководством академика АН РУз Ширинкулова Т.Ш..
Похожие диссертации на Нестационарные колебания круговых цилиндрических слоев и оболочек, находящихся в деформируемой среде
