Деформирование центрально-сжатого гибкого стержня
Авторы: Егоров А.В.
Опубликовано в выпуске: #4(76)/2018
DOI: 10.18698/2308-6033-2018-4-1750
Раздел: Механика | Рубрика: Механика деформируемого твердого тела
Рассмотрены процессы деформирования прямолинейных идеального и неидеального (неоднородного) стержней с параметром гибкости λ = 867 при действии осевой сжимающей силы, проведено сравнение этих процессов. Под неоднородным понимается стержень с вкладышем малого объема и пониженной жесткости, расположенным несимметрично в центре стержня. Стальные стержни на торцах имеют шарнирное крепление.
Анализ механического поведения стержней выполнен с применением объемных конечных элементов в программном комплексе LS-DYNA в динамической постановке. В расчетной модели учтена геометрическая и физическая нелинейность, пластичность, изотропность, реальная диаграмма деформирования материала. Результаты расчетов находятся в функции времени, что дает возможность наблюдать процесс деформирования в режиме текущего времени. Приведен видеоролик, иллюстрирующий этот процесс. Показано, что деформации идеального стержня обусловлены эффектом Пуассона, изгибных деформаций нет. Установлено, что для неидеального стержня существует критическая сила, при которой происходит потеря устойчивости стержня, связанная со значительными поперечными перемещениями (прогибами). Величина полученной критической силы согласуется с известным решением Эйлера.
Литература
[1] Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. 16-е изд., испр. Москва,Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016, 543 с.
[2] Феодосьев В.И. Избранные задачи и вопросы по сопротивлению материалов. 5-е изд. Москва, Наука. Физматлит, 1996, 368 с.
[3] Болотин В.В. Неконсервативные задачи теории упругой устойчивости. Москва, Гос. изд-во физ.-мат. лит-ры, 1961, 340 с.
[4] Тимошенко С.П. Устойчивость стержней, пластин и оболочек. Москва, Наука, 1971, 808 с.
[5] Вольмир А.С. Устойчивость деформируемых систем. Москва, Наука. Физматлит, 1967, 984 с.
[6] Алфутов Н.А. Основы расчета на устойчивость упругих систем. 2-е изд., перераб. и доп. Москва, Машиностроение, 1991, 336 с.
[7] Светлицкий В.А. Строительная механика машин. Механика стержней. В 2 томах. Том 1. Статика. Москва, ФИЗМАТЛИТ, 2009, 408 с.
[8] Лагозинский С.А., Соколов А.И. Устойчивость прямолинейных стержней, нагруженных следящими силами. Проблемы прикладной механики, динамики и прочности машин. Сборник статей. В.А. Светлицкий, О.С. Нарайкин, ред. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005, с. 244–259.
[9] Seyranian A.P., Elishakoff I., eds. Modern Problems of Structural Stability. Wien, Springer-Verlag, 2002, 398 p. ISBN 3211836977. URL: http://www.springer.com/us/book/9783211836972# (дата обращения 07.03.2018).
[10] Ferretti M., Luongo A. Flexural-Torsional Flutter and Buckling of Braced Foil Beams under a Follower Force. Mathematical Problems in Engineering,2017 (2):1–10. DOI: 10.1155/2017/2691963
[11] Di Egidio A., Luongo A., Paolone A. Linear and nonlinear interactions between static and dynamic bifurcations of damped planar beams. International Journal of Non-Linear Mechanics, 2007, vol. 42 (1), pp. 88–98. DOI: 10.1016/j.ijnonlinmec.2006.12.010