Введение к работе
Актуальность проблемы. Среди разнообразных методов расчета кенструсдий наиболее надежными являются методы теории упругости. Однако, не все задачи теории упругости имеьт точное решение, л потому, а расчетной практико значительную роль ;тродол:.-:а-:от играть лрл^ли:г.еянъ:з методы.
Ъ теории оболочек, ванном прикладно;.! разделе теории устру— тслти, приближенные методы являются одним из основних инструментов исследования. 3 настоянеє время перед теорией оболочек зстакт за>.;:>:-.!.е практически^ задачи. Одна из них - разработка методов расчета тонкостенных обслечечнчх конструкцій о учзтом структурной неоднородности.
Большинство ответственных олемептоз конструкции лзтательк'лх аппаратов - корпуса, баки, обтекатели л т.д. - можно отнести к классу тонких оболочек. В процессе- проектирования таких конетру::-' шА часто возникает необходимость з опенке напряженного состояния при размещении на их поверхности отверстий, позволяющих иметь доступ к агрегатам и узлач внутри конструкции. 3 значительной ме-ре остается открытым вопрос,, такхе Еоздикаїсідпіі при прооктнесга-нии, о снижении моментноети в оболочке за счет выбора сесгветот- зующих параметров отверстия. Кроме тоге, з процессе эксплуатации летательные аппараты могут получать повреждения поверхности. 3 этом случае возникает необходимость в оазнк? причиненного удербе. - определении уровня напряженного состояния в к о по а рук:'.ни с учетом повреждения.
Проблема исследования напряменногс состояния оболочек о :.'л.т:.-: отверстием $>Г0йі.( р'^'Ци'Х !ікЛ\іУ , К - ?s-:yc ,--верстия, к - радиус оболочки, П - толдина оболочки) отра-ена а литературе достаточно полно и подробно. Лвтсрн ътлг. яе.:.л"д:ва~
які:, как правило, исходят из того, что можно пренебречь кривизной области, содержащей отверстие, а изменяемость напряженного состояния достаточно велика.
Однако, подобный подход к задачам с большим отверстием (размеры отверстия сравнимы г радиусом оболочки) приводит к результату сильно расходящемуся с экспериментом. Следовательно, то что оправдано при решении задач с малым отверстием - совершенно неприемлимо для оболочек с отверстиями больших размеров.
Оболочки .нулевой кривизны находят широкое применение в авиационной и космической технике, кроме того, они часто используются в качестве расчетных моделей конструкций более сложных очертаний. Несмотря на относительную простоту геометрии; оболочки нулевой кривизны остаются пока-еще недостаточно изученным объектом исследования влияния нерегулярностей на напряженное состояние.
Таким образом, актуальность данной работы определяется как практическими потребностями, так и отсутствием теоретически . обоснованных методов ревения.
Цель работы:
-
Целью работы является разработка и обоснование нового подхода к решению задач по определению напряженного состояния оболочек нулевой кривизны с отверстием.
-
Решение краевой задачи для оболочек нулевой кривизны с большим отверстием.
-
Еа основе разработанного метода исследования - определение влияния параметоов отверстия на напряженное состояние л основную частоту колебаний оболочек нулевой кривизны (для преодоления, в частности, нежелательной моментности в оболочках).
Научная новизна работы: ' Отмечая специфические особенности задачи для оболочек с
большим отверстием (размеры отверстия сравнимы с радиусом оболочки), предложзн принципиально новый подход к решению этой задачи. Решена задача для оболочки нулевой кривизны с частично закрепленными'краями, установлены асимптотики напряженного состояния я исследована его зависимость от дта»ы свободного края.
Решена краевая задача теории оболочек для оболочек нулевой кривизны с дополнительными условиями (свободного края) внутри области. Построзно решение для.оболочка нулевой кривизны с большим отвзрстием на основе метода последовательных приближений (простых итераций). Установлен характерный размер отверстия. Исследовано влияние параметров отверстия ка напряженнее состояние оболочки и основнуа частоту гтолгречннх колебаний.
Практическая ценность работы заключается з обесногаюш нового подхода в задачах сб оболочках нулевой кривизны с большие отверстием;
в разработке метода расчета оболочек нулевой кривизны с большим отверстием, пеззоляюязму получать, в случае простершей круговой 'цилиндрической оболочки, зависимость'компонентов на- пряденного состоящая от параметров отверстия;
з определении характерного размера отверстия, гс.зяслявзего установить когда напряженное состояние" оболочки перестает быть безмоментным;
в исследовании'влияния параметров отверстия-нанаорякзннсе и деформированное состояния и основную частоту собственных колебаний оболочки.
.Достоверность подтьерздается сопоставлением результате.^ решения задач с известными решениями и результатами эксперимента.. .Внедрение результатов. Метод расчета оболочек нулевой kdi'3'і?-ны с большим отверстием используется з расчетной практике одного, из предприятий отрасли. Результаті: исследование получил;;-"-'
внедрение при выполнении директивной НИР по теме 603' 06П, хоздоговорной НИР 2641 и договорам о содружестве.
Апробация работы. Основные положения и результаты докладывались и обсуждались на отраслевом научно-техническом семинаре зо проблеь:гм динамики и прочности установок НШАС (г.Москва, 1987 г.); на межотраслевом научно-техническом совещании (г.Куйбышев, 1987 г.);. на Всесоюзном семинаре "Прикладные проблеми прочности и пластичности" под руководством академика Образцова И.Ф. (МАИ, 1989 г.).; на Всесоюзной научно-технической конференции "Совершенствование технологии эксплуатации корпусов судов" (х".Калининград, 1989 г.).
Публикации. Основныэ результаты исследований по теме диссертации отражены-в'тезисах перечисленных докладов, четырех статьях и девяти научно-технических отчетах.
На защиту выносятся:
решение "адачи и исследование напряженного состояния оболочки нулевой кривизны с частично закрепленными краями;
новый подход к решении задач с оболочками нулевой кривизны ослабленными'большим отверстием;
исследование влияния параметров отверстия на напряженное состояние и низшую частоту поперечных колебаний оболочек нулевой кривизны.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Общий объем, работы 144 страницы, в тси числе 17 рисунков, 5 таблиц, библиография включает 101 наименование.