Введение к работе
Актуальность темп.
Элементы конструкцій! d снде круговых конических оболочек походят днрокое применение в авиационной, ракетной и космической технике, химическом и нефтоперерабатывпюцем машиностроении. Это переходные отсеки и головные части ракет, корпуса турбин и сопла реактивных двигателей, днища топливных резервуаров.
Полый конус является одной и а канонических форм, f опросам изучения которых в теории оболочек сращения уделяется значительное внимание. Поэтому достижения в области расчета конических оболочек непосредственным образом связаны с историей развития классической теории оболочек, в становлении которой выдающуюся роль сыграли труды отечественных к зарубежных учених, таких как Г.Арон, Г.Ренсспер. .Е.Мэйсснер, Л.Дна, Л.Геккелер, П.Л.Пастернак, Л.И.Лурье, В.Флюгге, С.П.Тимощенко, З.З.Власов, Я.Дошюл, Х.М. Муытарч, В.В.Новожилов, Л.Л.Гольденззйзер, К.
В последние годи в современной технике наряду с традиционными получили распространение композиционные материалы, облэдакцие еысокой удельной прочностью и н-есткостыо, а тагже способностью к направленному изменению мэханнческнх свойств в соотвотсвии с назначением и условиям!! эксплуатации конструкции.
Композитные оболочки отличаются рядом особенностей, которые должны быть учтены при проектировании и расчете. К их числу относятся: анизотропия механических свойств, неоднородность структуры по толщине,'низкая сдвиговая жесткость ла отношении, к трзкевср-сальным .напряжениям. Для толстостенных оболочек существенней является такие изменение метрики по толщине. В работах Амбарцумя-на С.Л., Болотина В.В., Василенко А.Т., Васильева В.В., Григолюка Э.И., Григоренко Я.Н., Королева В.И., Лехницкого С.Г., Новкчкова Ю.И., Образцова К.Ф., Пелеха Б.Л., Пискунова В.Г., Тарпопольского Ю.И. и др. получила развитие теория композитных оболочек, в которой рассмотрены расчетные модели, отражающие перечисленные ссо.-бенности композитных конструкций. Возрастающие требования к точ-точности' расчета приводят к появлению новых более сложных моделей, с высокой степенью достоверности описывающих поведение ре-
л.цліух оболочек. Их практическое применение, которое стало воз-;:d,.,.i:j,.! благодаря уровню развития современной вычислительной тех-інін.і, позволяет вшшлглъ такие особенности напряженного состояния, которое кє'.'сзкожіго учесть е рамках традиционных моделей.
Аьалпз публикаций последних лет, имеющих отношение к расчету композитных оболочек вращения; показывает, что наиболее часто предметом исследовании являлись цилиндрические оболочки. Степень г. з у ><:i\i:a проблем, связанных с рачетом оболочек других форм, далека от запросов практики. Не :>г последнюю очередь это связано со слож-!іс)і;ть!і их математической модели. Так, пов'г.ение однородных кони-чоеп:х оболочек описываетеF. системой дифференциальных уравнении в ч,-;ст;:;!к производных с церемонними (вследствие изменения вдоль ые-;:;д,ігі:га радиуса кривизны) коэффициентами. Композитный .lowjc, кро-!..--j этого, имеет переменные вдоль образующей толщину и механичес-к;;а алУлг-л,;;., зависящие от траекторий армирования и порядка распо-лечения слос-гі. Напряженно-деформированное состояние сложны., обращен запиеит от ер.? геометрических, размеров и параметров армирэва-:лы стенки, оптимальное соотношение которых мо»ет бить получено 'элько пути;,', комплексного численного'исследования. Все вышесказан-:-..-.е, а такйч необходимость расчета композитных конических оболочек, явлїіКи'.нхся неотъемлемыми элементами многих вновь' создаваемых маїи.пі и аппаратов, делает актуальной проблему исследования НДС, устойчичивости и динамических сьойств таких конструкций.
Целью работы является:
получение на основе соотношений общей теории композитных оболо-чел разрешающих уравнений для конических оболочек, учитывающей особенности композиционного материала;
получение выражений для жесткостных параметров слоев различиях типов и стенки в целом для композитной конической оболочки с наиболее распространеными видами структур армирования и ш; анализ;
разработка численных методов решения дифференциальных уравнении описывающих напряженно-деформированное состояние и устойчивость композитных конических оболочек;
приложение полученных теоретических результатов к резания задач статики к устойчивости и проведение параметрического анализа о влиянии разкіеров оболочки, угла конусности, толщнш стешш и угло армирования на напряженное состояние и величини критических па-грузок конических оболочек;
разработка пакета программ расчета композитных конических оболочек на ЭВМ,
Научная цсвнзна. Получены разрешающее уравнения для чпсг'.і'--ного. исследования напряженного состояния к устойчивости ;(c.vr:o'jn"."-ной конической оболочки, расчетная модель которой учнтиг.лет «ю:-зотропкю механических свойств, деформации поперечного сдііі'.г,-: и изменение метрики по толщине, а токтс нэлинсйпый характер ;.;с';.:р-ннрования. Исследована зависимость яесткоетішх хзроктс-.нстпг. оболочки от параметров армирования стенки. На основе получен';:.;}: соотношений разработаны алгоритми и прэграп-ы и проясдеп начл:-.-!1;— рнческий анализ о влиянии рззмероз оболочки, угла копуо.ссг:'., толщины стенки и углов армирования на напряженнее состояние .;: г.о-личины критических нагрузок композитных конических оаолочьк.
Практическая цешюсть. Полученные s работе методик:;, алгоритмы и програний расчета, а также результати численних исследований могут быть использованы при проектировании как композитних конических оболочек, так и оболочек, изготовлении.: из традиционных материалов.
Достозериость полученных результатов обеспечивается применением математически обоснованной теории и подтвервдается путем сопоставления с теоретическими и экспериментальными результатами, полученными другими исследователями.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждена на заседании кафэдры и доложены на:
Российской научно*технической кэнференции "Новые материалы и технологии машиностроения", Москва, 1992г;
3 Российско-китайском семинаре по аэрокосмической технике, г. Красноярск, 1994 г.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из зьеде-гаш, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий, объем работы составляет 202страниц , в том числе 40 рисунков и 18 таблиц. Список литературы включает 95 наименований.