Введение к работе
,д.',_, ' \
1ІЬ!^іктуальность работы. Одной из основных задач, решаемых при проектировании тонкостенных конструкций, является задача оценки их динамических характеристик, а такие анализа параметров колебательных процессов. Это относится прежде всего к конструкциям, для которых внбряиии неизбежны в процессе функционирования или опасны в определенном диапазоне частот. Такие задачи характерны для авиационной, ракетно-космической техники, судостроения, транспорта, а также при проектировании сейсмостойких сооружний.
Все более широкое применение в таких конструкциях находят полимерные материалы и композиты на их основе. Конструкции, изготовленные из композиционных материалов, имеют в своем со-' ставе наборы упругих и вязкоупругих демпфнрупиих элементов, обладающих различными реологическими свойствами, разнообразные устройства для закрепления и могут быть квалифицированы как структурно-неоднородные системы. В то же вромл задача прогнозирования поведения этого класса конструкций, особенно при динамических внешних воздействиях, в настоящее время далека от завершения. Известные аналитические методы позволяют решать .только ограниченный круг задач для тонкостенных тел простой геометрической формы, что не может удовлетворить потребностей современной практики проектирования. Применение численных методов, ориентированных на сорременные ЭЦВМ, позволяет строить алгоритмы и программы, реализующие расчеты без иэлииней геометрической идеализации, учитывать реальные условия работы конструкции, специфические свойства (ползучесть и релаксацию) элементов конструкции и, в конечном счете, сделать научно обоснованный выбор ее параметров. Это позволяет, в конечном счете, существенно сократить время проектирования конструкции и затраты на ее экспериментальную обработку.
В связи с этим разработка, реализация на ЭЦВМ, внедрение в практику инженерных расчетов эффективных численных методов анализа поведения структурно-неоднородных оболочек является актуальной задачей механики деформируемого твердого тела.
Цель работы. Разработка эффективных методов, алгоритмов и програмі численного определения динамических характеристик структурно-неоднородных оболочек с вязкоупругикн слоями..
Автор защищает: соотношения конечноэлементной модели нелинейного деформирования оболочек, учитывающей изменение метрики по толщине и инерцию вращения при решении динамических задач;
. - алгоритмы и программы расчета собственных форм и частот колебаний и построения амплитудно-частотных характеристик многослойных структурно-неоднородных оболочек;
- решение ряда новых задач о динамическом поведении тонкостенных многослойных тел с упругими и вязкоупругими свойствами.
Научная новизна. Предложены оригинальные соотношения геометрически нелинейной теории динамического изгиба многослойных оболочек, учитывающие изменение метрики по толщине, в том числе и внутри каждого слоя, и инерции поворота. Сформулированы и реализованы эффективные алгоритмы решения динамических задач: определения собственных частот и форм колебаний, построения амплитудно-частотных характеристик многослойных оболочек как для упругих, так и наследственно-вязкоупругих материалов отдельных, слоев. Выявлены ограничения на параметры ядра Колтунова-Ргканицнна, вытекающие из параметрического анализа колебаний.
Достоверность научных положений и выводов обоснована сопоставлением результатов численных экспериментов с известными аналитическими решениями.
Практическая ценность результатов диссертации заключается в реализации на ЕС ЭШ проблемно-ориентированного пакета прикладных программ, инвариантных относительно вида координатной поверхности оболочек, структуры и реологических свойств слоев, характера гармонического возбуждения, решении ряда практических задач определения собственных форм и частот колебаний для реальных конструкций, формулировке рекомендаций по интенсификации диссипатизных процессов в проектируемых элементах конструкций.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Грузинского технического университета (г.Тбилиси, 1990...1992 г.), на семинаре по механике деформируемого твердого тела Тульского политехнического института (г.Тула, IS92 г.).
Дубликации. По результатам исследований опубликовано две работы, отражающие содержание диссертации. .
Структура и объем работы. Диссертация состоит из предисловия, введения, четырех разделов, заключения и списка цитированной литературы. Объем работы: 66 страниц машинописного текста, 13 таблиц, 39 рисунков, список литературных источников из III наименований.