К проблеме равноустойчивости подкрепленной оболочечной конструкции при комбинированном нагружении

Рубрика: 
Ракетно-космические комплексы
Дегтяренко, ПГ, Грищак, ВЗ, Грищак, ДД, Дьяченко, НН
Косм. наука технол. 2019, 25 ;(6):03-14
https://doi.org/10.15407/knit2019.06.003
Язык публикации: Русский
Аннотация: 
Устойчивость оболочечной конструкции ракеты-носителя типа «цилиндр — конус» изучается при комбинированном нагружении внешним давлением, осевым сжатием и крутящим моментом. Разрешающие уравнения задачи решаются аналитически с использованием асимптотического подхода. В случае конического отсека используются два аналитических метода, таких как метод ВКБ и гибридный ВКБ-Галеркин-метод. Для анализа устойчивости подкрепленных оболочек используется матричный метод, позволяющий определить изменение напряженно-деформированного состояния оболочки при переходе через шпангоут. Характеристическое уравнение для определения критических нагрузок получено на основе матричного метода и уравнений сопряжения. Особое внимание уделено выбору коэффициентов жесткости шпангоута для конической и цилиндрической частей, обеспечивающих равные критические давления.
            Получено, что значения критического давления для равноустойчивой конструкции ниже, чем у ее отдельных частей. Изучена устойчивость подкрепленной конической конструкции при комбинированной нагрузке. Обсуждаются результаты численных расчетов для различных типов подкрепленных конструкций. Показано, что в предельных случаях для цилиндрических или конических оболочек численные результаты находятся в хорошей корреляции с известными публикациями.
Ключевые слова: жесткость шпангоута, комбинированное нагружение, оболочечная конструкция типа «цилиндр — конус», равноустойчивость оболочки, устойчивость оболочки
Полный текст (PDF)
References: 
1. Avramov K. V., Chernobryvko M. V., Batutina T. Ya., Degtyarenko P. G., Tonkonozhenko A. M. (2015). Dynamic instability of rockets fairings. Space Sci. Technol., 21, No. 1, 10—14 [in Russian].
2. Akimov D. V., Gristchak V. Z., Grebeniuk S. M., Gomeniuk S. I. (2016). Comparative analysis of the calculation methods of the stress-strain state of the launch vehicle structural elements. Novi materialy i technologii v metalurgii ta mashynobuduvanni, No. 2, 116—120 [in Russian]. URL: http://nbuv.gov.ua/j-pdf/Nmt_2016_2_22.pdf (Last accessed 01.07.2019).
3. Volmir A. S. (1967). Stability of deformable systems. Moscow: Nauka [in Russian].
4. Gristchak V. Z., Dyachenko N. N. (2017). Stability areas determination of the conical shell at combined loading on a hybrid asymptotic approach basis. Visnyk of Zaporizhzhya National University. Physical and Mathematical Science, No. 2, 33—46.
5. Gristchak V. Z., Manevich A. I. (1972). Influence of a ring stiffness on a bend out of a plane on the stability of a reinforced cylindrical shell. Gidroaeromekhanika i teoriya uprugosti, No. 14, 121—130 [in Russian].
6. Makarenko I. N. (2001). Stability of conjugate shells of rotation. Vestik. SPGU. Ser. 1., No. 3 (17), 61—69 [in Russian].
7. Pechnikov V. P. (1968). Investigation on the basis of a semi-momentless theory of the stability of a conical shell reinforced by elastic rings. Izv. vuzov. Mashinostroenie, No. 10, 37—42 [in Russian].
8. Postnov V. A., Tumashik I. V., Moskvina I. V. (2007). About stability of a reinforced cylindrical shell. Problem of Strenght and Plasticity, No. 69, 18—23 [in Russian].
9. Preobrazhensky I. N., Gristchak V. Z. (1986). Stability and oscillations of conical shells. Moscow: Mashinostroenie [in Russian].
10. Sachenkov A. V. (1964). On the stability of a circular conical shell under the joint action of loads. Studies on the theory of plates and shells. Kazan: Publishing house of Kazan University, No. 2, 57—70 [in Russian].
11. Andres M., Harte R. (2006). Buckling of concret shells: A simplified numerical approach. Journal of the International Association for Shell and Spatial Structures, 47, No. 3, December n. 152, 279—290.
12. Bai X., Xu W., Ren H., Li J. (2017). Analysis of the influence of stiffness reduction on the load carrying capacity of ring-stiffened cylindrical shell. Ocean Engineering, 135, 52—62.
13. Geer J. F., Andersen C. M. (1989). A hybrid perturbation-Galerkin technique with application to slender body theory. SIAM J. Appl. Mech., 49, 344 — 361.
14. Gristchak V. Z., Dimitrijeva E. M. (1998). A Hybrid WKBGalerkin Method and its Using to Applied Mechanics Problems. FACTA UNIVERSITATIS. Ser.: Mechanics, Automatic Control and Robotics, 2, No. 8, 709—713.
15. Gristchak V. Z., Gristchak D. D., Fatieieva Yu. A. (2016). Hybrid asymptotic methods. Theory and applications. Zaporizhzhya: Zaporizhzhya National University.
16. Gristchak V. Z., Pogrebitskaya A. M. (2011). On approximate analytical solution of nonlinear thermal emission problems. Technische Mechanik, 31, No. 2,112—120.
17. Pimenta P. M., Wriggers P. (Eds.). (2010). New Trends in Thin Structures: Formulation, Optimization and Coupled Problems. CISM International Centre for Mechanical Sciences, Springer, Vol. 519.
18. Seide P., Weingarten V. L. (1965). Elastic stability of thinwalled cylindrical and conical shells under combined external pressure and axial compression. AIAA Journal, 3 (5), 913—920.
19. Simo J. C., Hughes T. J. R. (1986). On the Variational Formulation of Assumed Strain Methods. J. Appl. Mech., 53, 51—54.
20. Stein M. (1968). Some recent advances in the investigation of shell buckling. AIAA Journal, 6, 2239—2245.
21. Ramm E. (Ed.). (1982). Buckling of shells. Berlin: Springer-Verlag.
22. Tafreshi A., Bailey C. G. (2007). Instability of imperfect composite cylindrical shells under combined loading.Composite Structures, 80 (1), 49—64.
23. Teng J. G., Barbagallo M. (1997). Shell restraint to ring buckling at c one-cyl inder intersections. Engineering Structure, 19 (6), 425—431.
24. Teng J. G., Rotter J. M. (2004). Buckling of Thin Metal Shells. London and New York: CRC Press.
25. Xue J., Hoo Fatt M. S. (2002). Buckling of non-uniform, long cylindrical shell subjected to external hydrostatic pressure. Engineering structures, 24 (8), 1027—1034.