Введение к работе
Актуальность темы. Актуальность разработок проблем деформирования и прочности конструктивных элементов, выполненных 113 композиционных материалов (КМ) при динамических и статических воздействиях различной природы за последние годы существенно возросла. Это связано в первую очередь с запросами авиации, ракетостроения, специальных отраслей машиностроения, автомобильной промышленности и др., использующих новые конструкционные материалы различной внутренней структуры. Запросы практики требуют высокой надежности ответственных конструктивных элементов, работающих в интенсивных динамических и статических режимах, а проводимые с этой целью натурные испытания становятся сложными и дорогостоящими. В этой связи эффективно разрешать возникающие проблемы на базе теоретико-экспериментальных исследований, созданием эффективных математических моделей исследуемых систем и расчетных универсальных методов, использующих современные ЭВМ и ПЭВМ.
Для конструкций из КМ, в силу ряда их специфических свойств, актуальным является совершенствование методик расчета, а в некоторых случаях и создание новых расчетных моделей. Поэтому необходимо дальнейшее изучение влияния различного рода специфических свойств таких как анизотропия слоев и подкреплении, неоднородность по толщине, ослабленное сопротивление поперечному (межслоевому) сдвигу и других факторов на несущую способность тонкостенных конструкций, выполненных из волокнистых композитных материалов.
Целью настоящей работы является построение математической модели нелинейного деформирования слоистых оболочек из композитного материала (КМ-оболочек), отражающей специфику поведения композитных структур, и на ее основе разработка методики решения проблем изгиба, устойчивости, колебаний и рационального проектирования трехслойных, в том числе однослойных и подкрепленных, оболочек из КМ при статических и динамических внешних воздействиях, включая и температурные.
Научная понизил состоит в разработке усовершенствованной методики расчета и осуществлении решения проблем изгиба, устойчивости и
динамического поведения КМ - оболочек, имеющих важное народно-хозяйственное значение.
Практическую зяачвмостъ составляют полученные в диссертации конечные соотношения в задачах устойчивости и колебаний для внешнего воздействия на КМ-конструкции, а также результаты, нашедшие применение во многих отраслях машиностроения. Основная часть работы выполнялась в рамках государственной программы "Разработка методов расчета и оптимального проектирования изделии из композитных материалов при статических и динамических воздействиях" (№ ГР 0186.0117942), программы СО РАН "Научные основы машиностроения и надежности машин", проекта РФФИ №93—01—16535, а также других специальных программ.
Достоверность основных результатов обеспечена корректностью
постановки рассматриваемых задач и методов их решения; согласованием
полученных результатов с имеющимися в литературе экспериментальными
данными; предельными переходами к известным расчетным моделям тео-
рии тонких оболочек.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на 4-й и 5-й Всесоюзных конференциях по проблемам устойчивости в строительной механике (Харьков. 1972; Ленинград, 1977); семинаре кафедры численных методов сплошной среды (Ленинград, 1977, рук. проф. Черных К.Ф.); Всесоюзном симпозиуме по механике конструкций из композиционных материалов (Канев, 1977); на I и VI Межотраслевых научно-технических конференциях по проблемам создания конструкций из композиционных материалов (Миасс, 1984; 1989); на I—III Всесоюзных симпозиумах по устойчивости в механике деформируемого твердого тела (Калинин, 1981, 1986, 1992 г.г.); на Всесоюзной конференции по оптимизации конструкции при динамических нагрузках (Тарту, 1979); на Всесоюзном семинаре по неклассическим проблемам теории пластин и оболочек (Ивано-Франковск, 1980); на 7-й, 9-й, 10-й, 12-н, 13-й Всесоюзных конференциях по численным методам решения задач теории упругости и пластичности (Миасс, 1981; Саратов 1985; Красноярск, 1987; Тверь, 1991; Новосибирск, 1993); на Всесоюзной научно-технической конференции "Снижение металлоемкости, и повышение ресурса машин на основе совершенствования стандартов по расчетам и испытаниям на прочность"
(Москва, 1982); на 3-м Всесоюзном симпозиуме по механике разрушения (Житомир, 1990); на Межотраслевой научно-практической конференции по проблемам проектирования и изготовления конструкций из композиционных материалов народно-хозяйственного и специального назначения (Красноярск, 1988); н 15-й и 16-н Международных конференциях по теории оболочек и пластин (Казань, 1990; Нижний Новгород, 1993); на Всесоюзной конференции "Механика и технология изделий из металлических и металлокерамических композиционных материалов" (Волгоград, 1989); на VII Научно-технической конференции по проблемам создания конструкций из композиционных материалов и их внедрение в практику совершенствования образцов новой техники (Миасс, 1992); на II Российской школе по проблемам проектирования неоднородных конструкций (Миасс, 1992); на I—III Уральских семинарах по проблемам проектирования конструкций (Мнасс, 1987—1989 г.г.); на VI Всесоюзной конференции по механике полимерных и композитных материалов (Рига, 1986); на Сибирской школе по современным проблемам механики деформируемого твердого тела (Новосибирск, 1988; Якутск, 1990); на 6-й и 7-й Межотраслевой конференции "Опыт и перспективы применения композиционных материалов в машиностроении" (Куйбышев, 1988; 1990); на IV Всесоюзном симпозиуме по механике конструкций из композиционных материалов (Новосибирск, 1982); на Научно—технической конференции "Применение КМ на полимерной и металлической матрицах" (Пермь, 1985); на Межреспубликанской конференции по механике неоднородных структур (Львов, 1991); на Всесоюзной конференции по нелинейным колебаниям механических систем (Горький, 1987); на республиканском семинаре "Прочность и формоизменение элементов конструкций при воздействии динамических физико-механических' полей" (Киев, 1990); на Всесоюзной конференции "Прочность материалов и элементов конструкций при сложном напряженном состоянии" (Севастополь, 1990; 1992); на Международной научной конференции "Механика неклассических материалов — Композиты-94" (Москва, 1994) и др., а также работа докладывалась на семинарах ИТПМ СО РАН (рук. чл.—корр. РАН Фомин В.М.), Института механики сплошных сред УрО РАН (рук. проф. Матвиенко В.П., г.Пермь).
і
Публикация. По теме диссертации опубликовано 47 печатных работ. В автореферате приведены 29 основных публикации.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, графического материала и библиографического списка, включающего 269 наименований, изложена на 270 страницах машинописного текста, содержит 5 таблиц и 89 рисунков.
Автор считает своим приятным долгом выразить благодарность д.ф.-м.н, профессору Ю.В.Немировскому за консультации и постоянное внимание к работе.