![Show Menu](styles/mobile-menu.png)
![Page Background](./../common/page-substrates/page0001.png)
Инженерный журнал: наука и инновации
# 9·2017 1
УДК 539.3 DOI 10.18698/2308-6033-2017-9-1670
Устойчивость цилиндрических оболочек
в жесткой среде
© А.В. Егоров
ОАО НИАТ, Москва, 117587, Россия
Локальная устойчивость металлического лейнера при производстве и эксплуатации
металлокомпозитных баллонов давления относится к важным практическим зада-
чам. В настоящей работе рассмотрено деформирование тонкостенной цилиндриче-
ской оболочки (лейнера), ограниченной жесткой цилиндрической обоймой при прессо-
вом наружном нагружении. Основное внимание уделено учету начальных
несовершенств в виде технологических отклонений: местных вырезов и выступов на
лейнере и обойме, которые, в свою очередь, имеют правильные геометрические фор-
мы. Исследование проведено численно, использована трехмерная модель, где лейнер
и обойма смоделированы объемными конечными элементами. Данная модель позволя-
ет также учитывать кольцевые сварные швы в лейнере. Проанализировано механиче-
ское поведение лейнера по упругой и упругопластической схемам. Рассмотрены два
вида нагружения лейнера: нагрев лейнера в холодной обойме и опрессовка лейнера
охлаждаемой обоймой без теплового контакта. Численные результаты показали су-
щественную зависимость максимального критического давления на лейнере от вели-
чины технологических отклонений.
Ключевые слова:
устойчивость цилиндрических оболочек, оболочечные конструк-
ции, локальная потеря устойчивости, локальная внутренняя деформация, пласти-
ческое давление, начальные несовершенства конструкции, металлокомпозитные
баллоны, баллоны высокого давления, переменность толщины лейнера,
критиче-
ская нагрузка, конечно-элементное моделирование
Вопросам расчета на устойчивость оболочек всегда уделялось
большое внимание [1], так как оболочечные конструкции широко
представлены в авиационной и ракетно-космической технике, авто-
мобилестроении, гражданском строительстве. Существует целый ряд
конструкций, где тонкостенные оболочки помещены во внешнюю
ограничивающую среду, что при нагружении ведет к односторонне-
му их деформированию и внутреннему локальному изгибу (рис. 1) —
внутреннему выпучиванию. Для надежной работы подобных ограни-
ченных оболочек, например лейнеров в металлокомпозитных балло-
нах или трубопроводов, недопустима локальная потеря устойчиво-
сти. Поэтому в области расчета на устойчивость оболочек появилось
направление устойчивости колец и оболочек в первую очередь ци-
линдрических, окруженных жесткой или деформируемой средой.
Особенность таких задач состоит в том, что критическая нагрузка ло-
кальной потери устойчивости жестко ограниченных колец [2]
2,2
кр
0, 65
=
h
q
Eb
R
(1)