Устойчивость цилиндрических оболочек в жесткой среде
Авторы: Егоров А.В.
Опубликовано в выпуске: #9(69)/2017
DOI: 10.18698/2308-6033-2017-9-1670
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов
Локальная устойчивость металлического лейнера при производстве и эксплуатации металлокомпозитных баллонов давления относится к важным практическим задачам. В настоящей работе рассмотрено деформирование тонкостенной цилиндрической оболочки (лейнера), ограниченной жесткой цилиндрической обоймой при прессовом 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 формы. Исследование проведено численно, использована трехмерная модель, где лейнер и обойма смоделированы объемными конечными элементами. Данная модель позволяет также учитывать кольцевые сварные швы в лейнере. Проанализировано механическое 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 существенную зависимость максимального критического давления на лейнере от величины технологических отклонений.
Литература
[1] Григолюк Э.И., Кабанов В.В. Устойчивость оболочек. Москва, Наука, 1978, 360 с.
[2] Феодосьев В.И. Избранные задачи и вопросы по сопротивлению материалов. 4-е изд. Москва, Наука, 1973, 400 с.
[3] Glock D. Uberkritisches Verhalten eines Starr Ummantelten Kreisrohres bei Wasserdrunck von Aussen und Temperaturerhohung [Post-critical behavior of a rigidly encased circular pipe subject to external water pressure and thermal rise]. Der Stahlbau, 1977, Bd. 46, No. 7, S. 212-217.
[4] Brush D.O., Almroth B.O. Buckling of Bars, Plates, and Shells. New York, McGraw-Hill, 1975.
[5] El-Sawy K., Moore I.D. Stability of Loosely Fitted Liners Used to Rehabilitate Rigid Pipes. J. Struct. Eng, 1998, 124 (11), pp. 1350-1357.
[6] Montel R. Formule Semi-Empirique pour la Determination de la Pression Exterieure Limite d’Instabilite des Conduits Metalliques Lisses Noyees dans du Be-ton. La Houille Blanche, 1960, 15 (5), pp. 560-568.
[7] Vasilikis D., Karamanos S.A. Mechanics of Confined Thin-Walled Cylinders Subjected to External Pressure. Applied Mechanics Reviews, ASME, 2014, vol. 66, Article Number 010801.
[8] El-Sawy K. Inelastic Stability of Liners of Cylindrical Conduits with Local Imperfection under External Pressure. Tunnel. Undergr. Sp. Tech, 2013, no. 33, pp. 98-110. DOI 10.1016/j.tust.2012.09.004
[9] Estrada C.F., Godoy L.A., Flores F.G. Buckling of Vertical Sandwich Cylinders Embedded in Soil. Thin Wall. Struct., 2012, no. 61, pp. 188-195. http://dx.doi.org/10.1016/j.tws.2012.05.010
[10] Vasilikis D., Karamanos S.A. Buckling design of confined steel cylinders under external pressure. Journal of Pressure Vessel Technology, 2010, vol. 133, no. 1, pp. 331-341.
[11] El-Sawy K. Inelastic Stability of Loosely Fitted Cylindrical Liners. J. Struct. Eng., 2002, 128(7), pp. 934–941.
[12] Vasiliev V.V. Composite pressure vessels - Analysis, design and manufacturing. Blacksburg, Bull Ridge Publ., 2009, 704 p.
[13] Васильев В.В., Мороз Н.Г. Композитные баллоны давления. Проектирование, расчет, изготовление и испытания: справ. пособие. Москва, Машиностроение; Инновационное машиностроение, 2015, 373 с.
[14] Егоров А.В. К оценке устойчивости лейнера в металлокомпозитном баллоне высокого давления. Авиационная промышленность, 2016, № 1, с. 38-41.
[15] Расчетные значения характеристик авиационных металлических конструкционных материалов. Справочник. Вып. 1. Москва, ОАК, 2009, 268 с.