Инженерный журнал: наука и инновацииЭЛЕКТРОННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ
свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-53688 от 17 апреля 2013 г. ISSN 2308-6033. DOI 10.18698/2308-6033
  • Русский
  • Английский
Статья

Сравнительный анализ напряжений в несимметричных многослойных композитных пластинах на основе асимптотической теории и трехмерного конечно-элементного расчета

Опубликовано: 21.09.2017

Авторы: Димитриенко Ю.И., Юрин Ю.В.

Опубликовано в выпуске: #10(70)/2017

DOI: 10.18698/2308-6033-2017-10-1693

Раздел: Механика | Рубрика: Механика деформируемого твердого тела

В статье выполнен анализ точности разработанной ранее асимптотической теории многослойных тонких пластин. Сопоставлены результаты решения задачи об изгибе многослойной несимметричной пластины под давлением, полученные по асимптотической теории и по точной трехмерной теории упругости. Решение задачи в рамках асимптотической теории для случая несимметричной пластины получено впервые. Показано, что несимметричное расположение слоев пластины приводит к появлению продольных перемещений пластины при поперечном давлении. Для решения трехмерной задачи теории упругости использован программный конечноэлементный пакет ANSYS со специально построенной конечно-элементной сеткой. Эта сетка позволяет осуществлять сгущение конечно-элементных узлов по толщине пластины, сохраняя при этом относительно небольшое общее число конечных элементов сетки. Сопоставлены распределения всех напряжений по толщине пластины, полученные с помощью асимптотической теории и конечных элементов метода. Показано, что разработанная асимптотическая теория обеспечивает высокую точность решения по всем компонентам напряжений, включая поперечные и сдвиговые напряжения.


Литература
[1] Григолюк Э.И., Куликов Г.М. Обобщенная модель механики тонкостенных конструкций из композитных материалов. Механика композитных материалов, 1988, № 4, с. 698-704.
[2] Ghugal Y.M., Shmipi R.P. A review of refined shear deformation theories for isotropic and anisotropic laminated beams. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 2001, vol. 20, no. 3, pp. 255-272.
[3] Tornabene F. Free vibrations of laminated composite doubly-curved shells and panels of revolution via the GDQ method. Comput. Methods Appl. Mech. Engrg, 2011, no. 200, pp. 931-952.
[4] Алфутов Н.А., Зиновьев П.А., Попов Б.Г. Расчет многослойных пластин и оболочек из композиционных материалов. Москва, Машиностроение, 1980, 324 с.
[5] Шешенин С.В. Асимптотический анализ периодических в плане пластин. Изв. РАН. МТТ, 2006, № 6, с. 71-79.
[6] Зверяев Е.М., Макаров Г.И. Общий метод построения теорий типа Тимошенко. Прикладная математика и механика, 2008, т. 72, вып. 2, с. 308-321.
[7] Назаров С.А., Свирс Г.Х., Слуцкий А.С. Осреднение тонкой пластины, усиленной периодическими семействами жестких стержней. Математический сборник, 2011, т. 202, № 8, с. 41-80.
[8] Kohn R.V., Vogelius M. A new model of thin plates with rapidly varying thickness. Int. J. Solids and Struct., 1984, vol. 20, no. 4, pp. 333-350.
[9] Панасенко Г.П., Резцов М.В. Осреднение трехмерной задачи теории упругости в неоднородной пластине. Докл. АН СССР, 1987, т. 294, № 5, с. 1061-1065.
[10] Levinski T., Telega J.J. Plates, laminates and shells. Asymptotic analysis and homogenization. Singapore; London, World Sci. Publ., 2000, 739 p.
[11] Kolpakov A.G. Homogenized models for thin-walled nonhomogeneous structures with initial stresses. Berlin, Heidelberg, Springer Verlag, 2004, 228 p.
[12] Димитриенко Ю.И., Яковлев Д.О. Сравнительный анализ решений асимптотической теории многослойных тонких пластин и трехмерной теории упругости. Инженерный журнал: наука и инновации, 2013, вып. 7 (19). URL: http://engjournal.ru/catalog/mathmodel/technic/899.html (дата обращения 21.08.2017).
[13] Димитриенко Ю.И. Асимптотическая теория многослойных тонких пластин. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2012, № 3, с. 86-100.
[14] Димитриенко Ю.И., Губарева Е.А., Сборщиков С.В. Асимптотическая теория конструктивно-ортотропных пластин с двухпериодической структурой. Математическое моделирование и численные методы, 2014, № 1, с. 36-57.
[15] Димитриенко Ю.И., Федонюк Н.Н., Губарева Е.А., Сборщиков С.В., Прозоровский А.А., Ерасов В.С., Яковлев Н.О. Моделирование и разработка трехслойных композиционных материалов с сотовым заполнителем. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2014, № 5, c. 66-82.
[16] Димитриенко Ю.И., Димитриенко И.Д., Сборщиков С.В. Численное моделирование вязкоупругих характеристик пенопластов. Инженерный журнал: наука и инновации, 2016, вып. 11 (59). DOI 10.18698/2308-6033-2016-11-1555
[17] Dimitrienko Yu.I., Dimitrienko I.D. Asymptotic Theory for Vibrations of Composite Plates. Applied Mathematical Sciences, 2016, vol. 10, no. 60, pp. 2993-3002. HIKARI Ltd. www.m-hikari.com https://doi.org/10.12988/ams.2016.68231
[18] Димитриенко Ю.И. Механика сплошной среды. В 4 т. Т. 4. Основы механики твердого тела. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013, 580 с.
[19] Димитриенко Ю.И. Механика сплошной среды. В 4 т. Т. 1. Тензорный анализ. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011, 463 с.