Введение к работе
Актуальность темы. Область применения тойко-енных оболочек в виде линейчатых поверхностей очень широка. Та-е оболочки используются в машиностроении, авиа- и ракетострое-и. Примером могут быть винтовые транспортеры, экструдера, ло -.тки TjM? :н реактивных двигателей, в конструкциях которых приме-:ются геликоидальные оболочки. Отдельные отсеки фюзеляжа и обте-ітели ракет заполняются в виде цилиндров и конусов. Многие стрс— ельнне конструкции - гиперболические башенные градирня, пая-'сн, тонкостенные пространственные покрытия зданий и сооружений изготавливаются в форме однополостных гиперболоидов, геликои-ІВ, гиперболических параболоидов.
Развитие техночогии позволяет перейти при изготовлении та -їх конструкций от изотропных материалов или железобетона к соименным волокнистым композитам. Поэтому исследование напряжен-і-леформированного состояния неоднородно армированных линейча-[X оболочек, находящихся под действием различных эксплуатацион-IX нагрузок, выявление зависимостей их деформирования от струк-рн и свойств материала прелставляется задачей актуальной, имев-,'й научный и практический интерес.
Цель диссертационной работы. Для 13ЛИЧНЫХ, технологически реализуемых структур армирования ли-ійчатих оболочек, установление зависимости структурных парамет— >в материала - удельной интенсивности волокон и направления их ;ладки - от координат, связанных со срединными поверхностями; строение разрешающих систем дифференциальных уравнений и разра-ітка алгоритм их численного решения; исследование упругого де-фмипования неоднородно армированных линейчатых оболочек в завя-гмости от структуры и свойств композиции.
Научная новизна. Практически отсутствуют работы, которых бы рассматривался расчет армированных линейчатых оболе— ;к. Даже исследования изотропных линейчатых оболочек отрицагель-)й гауссовой кривизны производятся с использованием различных :сметрэтескшс, кинематических или статических упрощений.
В представленной диссертация в рамках классического варианта :орзя оболочек Кирхгофа-Лява леслодуется напрякгнно-деформиро -иное состоянии неоднородяо-ар*,тарсванных оболочек типа однояо -стиого гиперболоида, гелпко'дча и конуса. Проведённый" гнзлга
расчетов позволил выявить важные особенности деформирования линейчатых оболочек отрицательной гауссовой кривизны. За счет вар ирования направления укладки арматуры напряженно-дефорлированно состояние меняется в широком диапазоне. При переходе угла армир вания через асимптотическое направление происходит качественное изменение напряженно-деформированного состояния - меняют знак напряжения в волокнах или прогибы (в зависимости от способа на-гружения). Обобщенные гипотезы Тимошенко использовались при выв де основных кинематических и статических соотношений для гелико идальной оболочки и цилиндрической оболочки с расслоением. В ра те исследовано влияние расслоения на напряженно-деформированное состояние цилиндрической армированной оболочки при изгибе. Вняв лены структуры армирования в большей или меньшей степени чувствительные к межсловному дефекту.
Достоверность полученных резул т а т о в обеспечивается тем, что при их получении использовали классические уравнения теории оболочек Кирхгофа-Лява. Численное решение краевых задач получено методом коллокаций с помощью паї та программ COLS^S эффективность работы которого подтверщ лась неоднократно, в том числе проведением тестовых расчетов. Г некоторых параметрах решение находилось как методом коллокаций, так и методом ортогональной прогонки - в том и другом случая) результаты совпадали. Сравнение полученных результатов с извесч ными аналитическими (Немировский Ю.В., Резников Б.С; и численными (Думитреску Дне,А., Биллингтон Д.І7,, Григоренко Я.М., Мудам А.П.) решениями также подтверждает их достоверность.
Практическая ценность работы. Дл( армированных гиперболических и геликоидальных оболочек, находя щихся под действием различных эксплуатационных нагрузок, выявл< наиболее рациональные способы укладки армирующих волокон как с точки зрения напряжений в элементах композиции, так и с точки зрения податливости, что может быть использовано при проектирої нии перспективных строительных и машиностроительных конструкции Важное практическое значение имеет оценка влияния весьма распр< страненного межсловного дефекта на напряженно-деформированное состояние цилиндрических армированных оболочек при изгибе.
Представленные исследования прово; этея в рамках госбюджет-ной программы "Строительство" шифр ГБ92 - I.
Апробация работы. Результаты проводимых исс. дований рассматривались и обсуждались на Сибирской школе по со временным проблемам .;ханики деформируемого твердого тела ., 19
г., на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава НИОИ с участием представителей строительных, проектних и научно-исследовательских организаций в 1991 — 92 г.г.
Диссертационная работа докладывалась на межкафедральном семинаре Новосибирского инженерно-строительного института под руководством д.ф.-м.н. Рудяка В.Я.; на объединенном семинаре кафедры прочности летательных аппаратов Новосибирского электротехнического института и СибирскоіО научно-исследовательского института авиации под руководством к.т.н. Пустового П.В.; на семинаре отдела механики твердого тела Института гидродинамики СО РАН под руководством д.ф.-м.н. Соснина О.В.
П у бликации. Основные результаты диссертация опубликованы в трех статьях.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения,трех глав и заключения; содержит 140 страниц машинописного текста, включая список литературы из щ наименований и пятидесяти двух рисунков.