Решение задач нелинейного деформирования и устойчивости оболочек методом конечных элементов

13. Показано, что овальные оболочки более устойчивы эллиптических оболочек при внутреннем давлении и осевом сжатии, а при изгибе моментом и изгибе силой оказываются более устойчивы эллиптические оболочки. При изгибе моментом вытянутые вдоль вертикальной плоскости оболочки, а также при изгибе силой вытянутые вдоль горизонтальной плоскости овальные и эллиптические оболочки более устойчивы, чем эквивалентные по весу круговые оболочки.

14. Выявлено влияние нелинейности исходного НДС на устойчивость оболочек. Установлено, что в случае однородных нагрузок, когда НДС близко к НДС балочных решений, влияние нелинейности невелико (порядка 5-20%). Так при действии крутящего момента влияние нелинейности имеет значение для эллиптической и овальной оболочек соответственно 0ч5% и 0ч7%, при поперечном изгибе - 0ч15% и 1ч8%, при осевом сжатии - 5ч8% и 1ч8%, при изгибающем моменте - 0ч26% и 0ч14%. В случае действия неоднородной, особенно неосесимметричной, нагрузки и при комбинированном нагружении влияние нелинейности становится более существенным (50-100%). При действии внутреннего давления влияние нелинейности для эллиптической оболочки составляет 2ч44%, а для овальной оболочки линейная теория не позволяет обнаружить потерю устойчивости.

15. Проведено сравнение с известными экспериментальными результатами, подтверждающими достоверность полученных результатов.

16. Исследован ряд практически важных задач нелинейного деформирования и устойчивости оболочек: оболочка, заполненная жидкостью, оболочка переменной толщины при неосесимметричном внешнем давлении, составная оболочка топливного бака ракеты при неоднородном комбинированном нагружении, отсек фюзеляжа самолета ТУ-334 при действии широкого спектра внешних нагрузок.

17. Проведенные исследования и расчеты натурных конструкций показывают на достаточную эффективность разработанных алгоритмов и программ. Алгоритмы, программы и результаты исследований можно использовать для дальнейшего развития теории оболочек и в проектировании перспективных летательных аппаратов. Они позволяют производить более точные, с учетом моментности и нелинейности деформирования оболочек, расчеты и создавать надежные, легкие и конкурентоспособные конструкции.

18. Программы использовались в различных предприятиях авиационно-космической отрасли для расчета натурных конструкций летательных аппаратов: самолетов, ракет, спутников.

Основные результаты диссертационной работы содержатся в следующих публикациях

1. Кабанов В.В. Исследование устойчивости цилиндрических оболочек при неоднородном напряженном состоянии методом конечных элементов / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // Прикладная механика. - 1978. - т. 14. - №3. - С. 45-52.

2. Кабанов В.В. Применение метода конечных элементов к расчету на прочность цилиндрических оболочек типа фюзеляжа самолета / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов, С.В. Астрахарчик // В сб.: Вопросы прочности и долговечности элементов авиационных конструкций. Межвузовский сб., вып. 5, - Куйбышев: КУАИ, 1979. - С. 35-43.

3. Кабанов В.В. Алгоритм исследования нелинейного деформирования и устойчивости подкрепленных цилиндрических оболочек при неосесимметричном нагружении / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // В сб.: Вопросы прочности и долговечности элементов авиационных конструкций. Межвузовский сб., - Куйбышев: КУАИ, 1980. - С. 45-57.

4. Кабанов В.В. Исследование нелинейного деформирования и устойчивости цилиндрических оболочек при неосесимметричном давлении методом конечных элементов / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов. // Прикладная механика. - 1981. - т. 17. - №5. - С. 71-76.

5. Кабанов В.В. Исследование нелинейного деформирования цилиндрических оболочек при неосесимметричном нагружении методом конечных элементов / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // Известия АН СССР, МТТ. - 1981. - N3. - С. 49-54.

6. Кабанов В.В. Нелинейное деформирование круговых цилиндрических оболочек при неосесимметричном сжатии / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // В сб.: Расчет элементов конструкций летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1982. - С. 77-83.

7. Кабанов В.В. Алгоритм исследования методом конечных элементов нелинейного деформирования и устойчивости цилиндрических оболочек при неосесимметричном нагружении / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // В сб.: Расчет элементов конструкций летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1982. - С. 85-91.

8. Кабанов В.В. Исследование методом конечных элементов устойчивости цилиндрических оболочек при неоднородном осевом сжатии и изгибе краевыми моментами / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // В сб.: Расчет элементов конструкций летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1982. - С. 70-77.

9. Кабанов В.В. Нелинейное деформирование круговых цилиндрических оболочек при неосесимметричном внешнем давлении / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // В сб.: Расчет элементов конструкций летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1982. - С. 83-85.

10. Исследование устойчивости цилиндрических оболочек при неоднородных напряженно-деформированных состояниях / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов, В.М. Михайлов, Г.И. Курцевич // В сб.: Прочность и надежность элементов конструкций. - Киев:, 1982. - С. 67-75.

11. Кабанов В.В. Устойчивость цилиндрических оболочек переменной толщины при внешнем давлении / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // Прикладная механика. - 1984. - т. 20. - №7. - С. 53-59.

12. Кабанов В.В. Оптимизация подкрепленных оболочек при неосесимметричном нагружении / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов, В.И. Бутырин // Известия ВУЗов. Машиностроение. - 1984. - №9. - С. 21-24.

13. Кабанов В.В. К расчету цилиндрической оболочки методом конечных элементов / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // Прикладная механика. - 1985, - т. 21. - №9. - С. 35-40.

14. Кабанов В.В. Применение метода конечных элементов к расчету на прочность конических оболочек с вырезами / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // Проблемы прочности. - 1985. - №8. - С. 41-45.

15. Кабанов В.В. Применение метода конечных элементов к расчету на прочность круговых цилиндрических оболочек с вырезами / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // Ученые записки ЦАГИ. - 1985. - т. ХVI. - №3. - С. 92-99.

16. Кабанов В.В. Конечный элемент и алгоритм исследования изгиба конических оболочек / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов, С.В. Астрахарчик // В сб.: Пространственные конструкции в Красноярском крае. - Красноярск:, 1985. - С. 68-75.

17. Кабанов В.В. Применение метода конечных элементов к расчету на прочность подкрепленных оболочек за пределом упругости / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов, А.Б. Кузнецов // Прикладная механика. - 1985. - т. 21. - №1. - С. 47-53.

18. Кабанов В.В. Конечный элемент и алгоритм для расчета на прочность оболочек вращения с вырезами / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов, В.Г. Сувернев // В сб.: Теория и расчет элементов тонкостенных конструкций. - М.: МГУ, 1986. - С. 97-107.

19. Кабанов В.В. Исследование напряженно-деформированного состояния конструктивно-ортотропных конических оболочек / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // В сб.: Труды научно-технической конференции по статической прочности летательных аппаратов (ноябрь 1984). - ЦАГИ, 1987. - С. 233-238

20. Железнов Л.П. Исследование концентрации напряжений в конической оболочке с круглым вырезом / Л.П. Железнов // В сб.: Расчет элементов конструкций летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1987. - С. 23-34

21. Кабанов В.В. Исследование прочности конструктивно-анизотропной цилиндрической оболочки методом конечных элементов / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // В сб.: Расчет элементов конструкций летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1987. - С. 6-13.

22. Кабанов В.В. Применение метода конечных элементов к исследованию напряженно деформированного состояния подкрепленных конических оболочек / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов, С.В. Астрахарчик // В сб.: Расчет элементов конструкций летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1987. - С. 13-23.

23. Кабанов В.В. Алгоритм исследования закритического поведения круговых цилиндрических оболочек при неосесимметричном нагружении / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов, С.В. Астрахарчик // В сб.: Динамика и прочность элементов авиационных конструкций. - Новосибирск: НГТУ, 1987. - С. 10-15.

24. Кабанов В.В. О построении закритических решений в нелинейных задачах неосесимметричного деформирования оболочек / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов, С.В. Астрахарчик // В сб.: Труды ХIV Всесоюзной конференции по теории пластин и оболочек. - Тбилиси: ТГУ, 1987. - С. 110-115.

25. Кабанов В.В. Применение метода конечных элементов к исследованию напряженно-деформированного состояния конструктивно-ортотропных конических оболочек / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов, С.В. Астрахарчик // В сб.: Труды НТК по статической прочности летательных аппаратов (ноябрь 1984). - ЦАГИ, 1987. - С. 226-232

26. Кабанов В.В. Нелинейное деформирование и устойчивость подкрепленной шпангоутами консольной круговой цилиндрической оболочки при поперечном изгибе / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // Прикладная механика. - 1988. - т. 24. - №12. - С. 50-55.

27. Железнов Л.П. Расчетно-экспериментальный метод исследования прочности и устойчивости цилиндрических оболочек / Л.П. Железнов, С.В. Астрахарчик, В.Т. Фадеев // В сб.: Гагаринские чтения. - М:, 1989. - С. 35-40.

28. Железнов Л.П. Исследование неосесимметричного напряженно-деформи-рованного состояния цилиндрических оболочек за пределом упругости / Л.П. Железнов, А.Б. Кузнецов // В сб.: Динамика и прочность авиационных конструкций. - Новосибирск:, 1989. - С. 37-44.

29. Железнов Л.П. Исследование напряженно-деформированного состояния некруговых цилиндрических оболочек с вырезами / Л.П. Железнов, С.Б. Барабанова // В сб.: Вопросы авиационной науки и техники. Серия Аэродинамика и прочность летательных аппаратов, вып. 1, Расчет на прочность элементов авиационных конструкций. - Новосибирск: СибНИА, 1989. - С. 41-52.

30. Железнов Л.П. Исследование расчетно-экспериментальным методом устойчивости цилиндрических оболочек / Л.П. Железнов, В.Т. Фадеев // В сб.: Вопросы авиационной науки и техники. Серия Аэродинамика и прочность летательных аппаратов, вып. 1, Расчет на прочность элементов авиационных конструкций. - Новосибирск: СибНИА, 1989. - С. 125-138.

31. Кабанов В.В. Конечный элемент для исследования прочности и устойчивости круговой цилиндрической оболочки / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // В сб.: Вопросы авиационной науки и техники. Серия Аэродинамика и прочность летательных аппаратов, вып. 1, Расчет на прочность элементов авиационных конструкций. - Новосибирск: СибНИА, 1989. - С. 88-93.

32. Кабанов В.В. Конечный элемент естественной кривизны для исследования прочности ортотропных цилиндрических оболочек, ослабленных вырезами произвольной формы / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // В сб.: Вопросы авиационной науки и техники. Серия Аэродинамика и прочность летательных аппаратов, вып. 1, Расчет на прочность элементов авиационных конструкций. - Новосибирск: СибНИА, 1989. - С. 52-65.

33. Конечно-элементный расчет на прочность и устойчивость планера легкого самолета из композиционных материалов / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов, С.В. Астрахарчик, А.Е. Колмагоров // В сб.: Вопросы авиационной науки и техники. Серия Аэродинамика и прочность летательных аппаратов, вып. 1, Расчет на прочность элементов авиационных конструкций. - Новосибирск: СибНИА, 1989. - С. 106-125.

34. Железнов Л.П. Расчетно-экспериментальный метод исследования несущей способности цилиндрических оболочек из композиционного материала / Л.П. Железнов, В.Т. Фадеев // В сб.: Технология. Серия Конструкция из композиционных материалов. - М.:, 1989. - С. 11-19.

35. Кабанов В.В. Алгоритм исследования нелинейного деформирования и устойчивости круговых цилиндрических оболочек с начальными несовершенствами формы / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // СО РАН, ПМТФ. - 1989. - №4. - С. 143-148.

36. Конечно-элементный расчет на прочность и устойчивость планера легкого самолета из композиционного материала / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов, С.В. Астрахарчик, А.Е. Колмагоров // В сб.: Технология. Серия Конструкция из композиционных материалов. - М.:, 1989. - С. 106-125.

37. Кабанов В.В. Нелинейное деформирование и устойчивость круговой цилиндрической оболочки, заполненной жидкостью / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // В сб.: Пространственные конструкции в Красноярском крае. - Красноярск:, 1989. - С. 89-98.

38. Кабанов В.В. Применение метода конечных элементов к расчету на прочность подкрепленных пластин с вырезами произвольной формы / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // В сб.: Динамика и прочность авиационных конструкций. - Новосибирск: НГТУ, 1989. - С. 30-37.

39. Кабанов В.В. Устойчивость круговой цилиндрической оболочки при изгибе силой через накладку / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // Прикладная механика. 1989, №25. - С. 8-15.

40. Железнов Л.П. Расчетно-экспериментальный метод исследования прочности и устойчивости тонкостенных конструкций / Л.П. Железнов, В.Т. Фадеев // В сб.: Вопросы прочности и долговечности элементов авиационных конструкций. - Куйбышев:, 1990. - С. 61-66.

41. Железнов Л.П. Применение метода конечных элементов к исследованию прочности и устойчивости анизотропных круговых цилиндрических оболочек / Л.П. Железнов // В сб.: Вопросы авиационной науки и техники. Серия Аэродинамика и прочность летательных аппаратов, вып. 1, Расчет на прочность элементов авиационных конструкций. - Новосибирск: СибНИА, 1990. - С. 84-96.

42. Кабанов В.В. Алгоритм исследования методом конечных элементов нелинейного деформирования и устойчивости несовершенных неоднородных круговых цилиндрических оболочек при термосиловом нагружении / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // В сб.: Вопросы авиационной науки и техники. Серия Аэродинамика и прочность летательных аппаратов, вып. 1, Расчет на прочность элементов авиационных конструкций. - Новосибирск: СибНИА, 1990. - С. 64-84.

43. Кабанов В.В. Алгоритм метода конечных элементов для исследования нелинейного деформирования и устойчивости конструктивно ортотропных цилиндрических оболочек / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // В сб.: Вопросы прочности и долговечности элементов авиационных конструкций. - Куйбышев: КуАИ, 1990. - С. 3-12.

44. Кабанов В.В. Функции перемещений конечных элементов оболочек вращения как твердых тел / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // Известия АН СССР, МТТ. - 1990. - №1. - С. 131-136.

45. Кабанов В.В. Исследование прочности и устойчивости подкрепленной круговой цилиндрической оболочки при неоднородном нагружении / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов, В.Т. Фадеев // Изв. ВУЗ Авиационная техника. - 1990. - №2. - С. 17-21.

46. Кабанов В.В. Исследование нелинейного деформирования и устойчивости сферической оболочки при локальном нагружении / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // В сб.: Моделирование в механике, т. 6, №3, - Новосибирск: РАН, ИТПМ, 1992. - С. 37-52.

47. Кабанов В.В. Исследование нелинейного деформирования и устойчивости оболочек и панелей ненулевой гауссовой кривизны / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов, С.В. Астрахарчик // Известия РАН, МТТ. - 1994. - №2. - С. 102 - 108.

48. Кабанов В.В. Прочностные расчеты тонкостенных конструкций в нелинейной постановке / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // В сб.: Труды Российско-Китайской конференции. - Новосибирск: СибНИА, 1995. - С. 88-96.

49. Кабанов В.В. Алгоритм исследования прочности и устойчивости стержневых конструкций в геометрически нелинейной постановке / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов, С.В. Астрахарчик // ПМТФ. - 1996. - т 37. - №4. - С. 167 - 172.

50. Кабанов В.В. Исследование нелинейного деформирования и устойчивости оболочек вращения при произвольном неосесимметричном нагружении / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // В сб.: Вопросы авиац. науки и техники. Серия Аэродинамика и прочность летательных аппаратов, вып. 1, Расчет на прочность элементов авиационных конструкций. - Новосибирск: СибНИА, 1996. - С. 3-22.

51. Кабанов В.В. Исследование нелинейного деформирования и устойчивости оболочек и панелей ненулевой гауссовой кривизны / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов, С.В. Астрахарчик // В сб.: Вопросы авиационной науки и техники. Серия Аэродинамика и прочность летательных аппаратов, вып. 1, Расчет на прочность элементов авиационных конструкций. - Новосибирск: СибНИА, 1996. - С. 23-36

52. Кабанов В.В. Нелинейное деформирование и устойчивость ферменных конструкций, состоящих из прямолинейных стержней / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов, С.В. Астрахарчик // В сб.: Вопросы авиационной науки и техники. Серия Аэродинамика и прочность летательных аппаратов, вып. 1, Расчет на прочность элементов авиационных конструкций. - Новосибирск: СибНИА, 1996. - С. 36-44

53. Кабанов В.В. Исследование температурных напряжений в агрегатах планера гиперзвукового самолета / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов, П.М. Лиханский // В сб.: Вопросы авиационной науки и техники. Серия Аэродинамика и прочность летательных аппаратов, вып. 1, Расчет на прочность элементов авиационных конструкций. - Новосибирск: СибНИА, 1996. - С. 65-85

54. Кабанов В.В. Конечный элемент и алгоритм исследования нелинейного деформирования и устойчивости некруговых цилиндрических оболочек / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов // В сб.: Прикладные проблемы механики тонкостенных конструкций. - М.: НИИ Мех МГУ, 2000. - С. 120-127.

55. Железнов Л.П. Исследование нелинейного деформирования и устойчивости некруговых цилиндрических оболочек при осевом сжатии / Л.П. Железнов, В.В. Кабанов // В сб.: Численные методы решения задач теории упругости и пластичности: Тр. XVII Межреспубликанской конференции / Под редакцией чл.-корр. РАН В.М. Фомина. - Новосибирск: «Лада», 2001. - С. 70-76.

56. Железнов Л.П. Исследование нелинейного деформирования и устойчивости тонкостенных некруговых цилиндрических оболочек при внутреннем давлении / Л.П. Железнов, В.В. Кабанов // В сб.: Динамика сплошной среды. Современные проблемы механики деформируемого твердого тела: Сб. научных трудов в. 119 / Под редакцией чл.-корр. РАН Б.Д. Аннина и проф. И.Ю. Цвелодуба. - Новосибирск: Ин-т гидродинамики СО РАН, 2001. - С. 48-52.

57. Железнов Л.П. Исследование нелинейного деформирования и устойчивости некруговых цилиндрических оболочек при осевом сжатии и внутреннем давлении / Л.П. Железнов, В.В. Кабанов // СО РАН, ПМТФ. - 2002. - т. 43. - №4. - С. 155-160.

58. Zheleznov L.P. Nonlinear deformation and stability of noncircular cylindrical shells / L.P. Zheleznov, V.V. Kabanov, D.V. Boiko // Russian - Chinese Scientific conference. Aerodynamics, flight dynamics, aircraft strength. Proceedings, TsAGI, - Zhukovsky, Russia. 2003. Pp. 173-179 [Нелинейное деформирование и устойчивость некруговых цилиндрических оболочек].

59. Бойко Д.В. Исследование нелинейного деформирования и устойчивости эллиптических цилиндрических оболочек при поперечном изгибе / Д.В. Бойко, Л.П. Железнов, В.В. Кабанов // ПММ. - 2003. - т. 67. - вып. 6. - С. 933-939.

60. Железнов Л.П. Исследование нелинейного деформирования и устойчивости цилиндрических эллиптических оболочек при действии крутящего и изгибающего моментов / Л.П. Железнов, В.В. Кабанов, Д.В. Бойко // СО РАН, ПМТФ. - 2003. - т. 44. - №6. - С. 70-75.

61. Кабанов В.В. Исследование нелинейного деформирования и устойчивости цилиндрических эллиптических оболочек при совместном действии внутреннего давления и изгибающего момента / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов, Д.В. Бойко // В сб.: Численные методы решения задач теории упругости и пластичности, Труды ХVIII Межреспубликанской конференции. Кемерово 1-3 июля 2003 г. - Кемерово:, 2003. - С. 76-82.

62. Бойко Д.В. Исследование нелинейного деформирования и устойчивости некруговых цилиндрических оболочек при кручении / Д.В. Бойко, Л.П. Железнов, В.В. Кабанов // Изв. РАН, МТТ. - 2004. - №4. - С. 168-176.

63. Железнов Л.П. Исследование нелинейного деформирования и устойчивости некруговых цилиндрических оболочек при чистом изгибе / Л.П. Железнов, В.В. Кабанов // Изв. РАН. МТТ. - 2004. - №3. - С. 144-151.

64. Железнов Л.П. Нелинейное деформирование и устойчивость подкрепленных некруговых цилиндрических оболочек при внутреннем давлении с чистым изгибом / Л.П. Железнов, В.В. Кабанов // В сб.: Аэродинамика и прочность конструкций летательных аппаратов: Тр. Всероссийской научно-технической конференции. - Новосибирск: СибНИА, 2005. - С. 171-175.

65. Кабанов В.В. Исследование нелинейного деформирования и устойчивости овальных цилиндрических оболочек гермокабин самолетов / В.В. Кабанов, Л.П. Железнов, Д.В. Бойко // В сб.: Сборник научных трудов за 2003 год. - Новосибирск: СибНИА, 2005. - С. 18-21.

66. Железнов Л.П. Нелинейное деформирование и устойчивость овальных цилиндрических оболочек при чистом изгибе с внутренним давлением / Л.П. Железнов, В.В. Кабанов, Д.В. Бойко // СО РАН, ПМТФ. - 2006. - т. 47. - №3. - С. 119-125.

67. Бойко Д.В. Исследование нелинейного деформирования и устойчивости овальных цилиндрических оболочек при комбинированном нагружении изгибающим и крутящим моментами / Д.В. Бойко, Л.П. Железнов, В.В. Кабанов // Авиационная техника. - 2007. - №3. - С. 3-8.

68. Железнов Л.П. Нелинейное деформирование и устойчивость овальных цилиндрических оболочек при комбинированном нагружении / Л.П. Железнов, В.В. Кабанов, Д.В. Бойко // СО РАН, ПМТФ. - 2008. - т. 49. - №1. - С. 134-138.

Размещено на Allbest.ru