Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Прочность летательных аппаратов

Диссертационная работа:

Гюнал Ибрахим. Уточненная модель и численные исследования устойчивости и свободных колебаний слоистых элементов конструкций летательных аппаратов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.07.03 / Гюнал Ибрахим; [Место защиты: Казан. гос. техн. ун-т им. А.Н. Туполева].- Казань, 2010.- 151 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/132

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы. Определяющим требованием при создании новых образцов авиационной и космической техники является обеспечение достаточной прочности, жесткости и устойчивости элементов конструкций при минимальном их весе. Этому требованию наиболее полно отвечают слоистые элементы конструкций, изготовленные как из традиционных, так и композиционных материалов. Композиционные материалы, обладающие наиболее высокой удельной прочностью, находят всё более широкое применение в конструкциях современных летательных аппаратов, в том числе и при изготовлении несущих силовых агрегатов. Качественные отличия композитов от традиционных материалов и, в частности, анизотропия свойств, слоистость структуры, многовариантность сочетаний различных физико-механических свойств несущих слоев и заполнителя приводят к необходимости разработки новых математических моделей для описания механики деформирования, методов расчета и проектирования силовых конструкций, учитывающих специфические особенности материала.

Созданные к настоящему времени теории слоистых элементов конструкций характеризуются большим разнообразием построенных вариантов математических моделей и разрешающих уравнений. При этом каждый из таких вариантов разработанных теорий имеет свою, достаточно узкую область применения, поскольку они базируются на таких гипотезах и предположениях, которые с приемлемой точностью отражают лишь те или иные особенности многообразия структуры пакета слоев, геометрии и условий нагружения элементов конструкций. Поэтому построение универсальной уточненной математической модели и разработка на ее основе алгоритмов численных исследований статики, устойчивости и свободных колебаний слоистых элементов конструкций представляются весьма актуальными.

Цель работы: развитие теории и методов численного анализа для повышения точности и достоверности исследований устойчивости и свободных колебаний слоистых элементов конструкций.

Задачи исследований:

  1. Построение универсальной уточненной математической модели для исследования статики, устойчивости и свободных колебаний оболочек слоистой структуры, основанной на использовании модели СП. Тимошенко с учетом поперечного обжатия для каждого слоя пакета.

  2. Редукция построенных двумерных разрешающих уравнений теории многослойных оболочек к одномерным соотношениям для исследования механики деформирования плоских криволинейных стержней слоистой структуры.

3. Разработка численных алгоритмов решения одномерных задач статики,
устойчивости и свободных колебаний элементов конструкций слоистой
структуры.

4. Численное исследование частот и форм свободных колебаний (ФСК)
слоистых элементов конструкций рассматриваемого класса, оценка
погрешности, вносимой использованием приближенных моделей для слоев
заполнителя и линейного характера распределения напряжений и деформаций
по его толщине;

5. Численное исследование качества нелинейных уравнений теории
упругости в квадратичном приближении, обусловленное предложенным В.Н.
Паймушиным корректным и непротиворечивым вариантом этих уравнений, на
задачах устойчивости плоских криволинейных стержней слоистой структуры.

Научная новизна работы состоит в построении нового варианта геометрически нелинейной теории многослойных оболочек; редукции построенного комплекса разрешающих соотношений для решения одномерных задач статики, свободных колебаний и устойчивости слоистых стержней; разработке численных алгоритмов и программного обеспечения решения рассматриваемых задач; численном исследовании качества нелинейных уравнений теории упругости на одномерных задачах устойчивости элементов конструкций рассматриваемого класса; решении ряда новых задач по исследованию свободных колебаний и устойчивости элементов конструкций слоистой структуры.

На защиту выносятся следующие научные результаты:

1. Уточненная дискретно-структурная модель описания механики
геометрически нелинейного деформирования многослойных оболочек с
использованием трансверсально-жесткой модели для слоев пакета и комплекс
разрешающих уравнений, построенных на ее основе для исследования статики,
свободных колебаний и устойчивости элементов конструкций
рассматриваемого класса.

  1. Редуцированный одномерный вариант разрешающих соотношений для исследования статики, свободных колебаний и устойчивости многослойных плоских криволинейных стержней, бесконечно широких пластин и бесконечно длинных цилиндрических оболочек произвольного поперечного сечения.

  2. Алгоритм численного решения одномерных задач рассматриваемого класса с использованием аппарата дифференцирующих матриц.

4. Результаты численных исследований спектра свободных колебаний
рассматриваемых элементов слоистой структуры, оценки погрешностей в
определении частот и ФСК, вносимых использованием приближенных моделей
для заполнителя и линейным характером аппроксимации компонентов
перемещений, деформации и напряжений по его толщине.

5. Результаты численных исследований качества нелинейных уравнений на
задачах устойчивости плоских криволинейных стержней слоистой структуры,
уделяя особое внимание недостаточно изученным к настоящему времени
смешанным формам потери устойчивости.

Практическая ценность состоит в том, что разработанные методики и созданные на их основе пакеты прикладных программ могут быть использованы в проектных конструкторских организациях при создании образцов новой техники.

Достоверность результатов работы обеспечивается корректной математической постановкой задачи, анализом результатов расчета с точки зрения их физической достоверности, сопоставлением результатов с решениями, полученными аналитически и с использованием метода конечных элементов и программного продукта «ANSYS».

Личный вклад соискателя. Автору принадлежит вывод основных разрешающих соотношений предлагаемых вариантов теории, разработка численных методик, алгоритмов и пакетов прикладных программ решения задач, проведение расчетов и анализ результатов.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на второй международной научной конференции «Проблемы нелинейной механики деформируемого твердого тела» (г.Казань, 2009), 8-ой международной конференции «Авиация и космонавтика - 2009» (г.Москва, 2009), Всероссийских молодежных научных конференциях «XVI, XVII Туполевские чтения» (г.Казань, 2008,2009), XX и XXI Всероссийских научно-технических конференциях «Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий» (г.Казань, 2008,2009).

Публикации. По материалам исследований диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе 3 статьи и 7 тезисов докладов.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Материал изложен на 151 страницах, включая 4 таблицы, 33 рисунка и список литературы из 222 наименований.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net