Отзыв_Васильева_В.В._без_печати (Устойчивость равновесных состояний оболочечных элементов конструкций к силовым возмущениям)

Отзыв официального оппонента доктора технических наук, академика РАН Васильева Валерия Витальевича на диссертационную работу Колосова Геннадия Ивановича "Устойчивость равновесных состояний оболочечных элементов конструкций к силовым возмущениям", представленную на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 01.02.06 — Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры Актуальность выполненной дйссертацнонной работы Проблема устойчивости оболочек является одной из наиболее широко обсуждаемых в научной и технической литературе за последнее столетие. Оболочкй, раоотающйе на устойчивость, йспользуются в элементов конструкций авиационной, ракетной и глубоководной техники„ а также элементов строительных конструкций и машин различного назначения.

В связи с этим разработка методов расчета оболочек на устойчивость представляется исключительно важной технической задачей. Научная актуа~~~ость й значймость йсследованйя устойчивостй оболочек связаны с тем, что для некоторых практически важных случаев нагружения оболочек известные точные классические решения отличаются от экспериментальных результатов в несколько раз. Обсуждению этого эффекта, анализу причин его появления и попыткам его устранения посвящено большое количество публикаций в отечественной н зарубежной литературе.

Тем не менее, до настоящего времени надежного и согласующегося с экспериментом метода расчета оболочек на устойчивость не разработано и для решения практических задач используются эмпирические соотношения. На основании вышеизложенного, диссертационную работу Г.И. Колосова, напра~~ейную на разработку прйкладного мет~да расчет~ обол~~~~ на устойчивость, можно признать выполненной на актуальную и важную в научном и прикладном отношении тему. Научнап новйзна Для того, чтобы претендовать на получение ученой степени доктора наук за вклад в решение проблемы, имеющей столетнюю историю, необходимо -э получить значительный новый научный результат.

Такой результат в диссертации имеется — это разработанный автором новый метод расчета оболочек на устойчивость, заключающийся в следующем. Как известно, несоответствие между существующей теорией и экспериментом в задачах устойчивости оболочек объясняется В настоящее время несовершенствами формы экспериментальных Оболо~~к, Од~~~~ этот факт практически не позволяет усовершенствовать расчет, так как отличия формы реальных оболочек от идеальной заранее неизвестны. Известно также, что в совершенных по форме оболочках экспериментально достигается теоретическая величина критической нагрузки, но система оказывается при этом динамически неустойчивой. На основании этой информации автором предлагается заменить неизвестные дефекты фОрмы Ооолочки на некОторые условные дополнительные нагрузки.

Эти нагрузки также неизвестны и являются фиктивными. Однако сам факт наличия таких нагрузок позволяет корректно поставить задачу динамики оболочки для основного нагружения. Для эт~~о автором используются ~~ометрическ~ не~~~еЙные ура~~~~ия динамики оболочек. При этом оказывается, что линеаризованные уравнения, в которые не входят неизвестные дополнительные нагрузки, позволяют установить совпадения собственных частот при некоторых значениях параметра основной нагрузки, что свидетельствует о возможной динамической неустойчивости. Эти параметры и предлагается считать ВОзможными критическими значениями. Поскольку таких значений получается ~и~~ест~~, автор рассматривает глобальный минимум, локальные минимумы и наиболее вероятные значения. Для подтверждения связи полученных критических значений нагрузки с потерей устойчивости оболочки, решается прямая задача динамической устойчивости при различных законах изменения по времени дополнительной нагрузки и показывается, что независимо От конкретного закона при достижении параметром нагрузки критического значения, оболочка оказывается динамически неустОЙчивоЙ.

Существе~но, что исход~ос докритическое состояние оболочки не считается безмоментным. Если оно считается безмоментным, то критическая нагрузка соответствует классическому решению, которое получено при этом условии. Гаки м образом, предлагаемый метод не противоречит классическим результатам, что представляется важным. Проведенное автором обоснование метода, требующее численного решения нелинейной краевой задачи, представляется сложной в вычислительном отношении задачеЙ.

Однако для практики В реализации этих расчетов нет необходимости — в работе приведены конечные соотношения, позВоляющие Оценивать критические нагрузки для рассмотренных в диссертации типов оболочек, Метод реализован для изотропных и ортотропных оболочек различной формы и получены следующие конкретные новые результаты. 1. Получена нижняя граница критического параметра нагрузки для наиболее распространенной задачи устойчивости изотропной цилиндрической оболочки сжатой осевой силой. Граница подтверждается многочисленными опубликованными экспериментальными результатами. 2. Исследованы пределы применимости формулы П.Ф. Пап ковича, определяющей критическую Величину ВнешнегО давления для изотропной цилиндрической оболочки.

3. Получены критические параметры нагрузки для сжатых в осевом направлении конструктивно ортотропных вафельных оболочек, широко применяющихся в отечественной ракетной технике В качестве элементов конструкции баков, 4. Аналогичные результаты получены для композитных цилиндрических оболочек, использующихся в ракетной технике в качестве сухих отсеков. 5. Осуществлено прогнозирование нижней границы критических нагрузок для изотропных оболочек вращения.

Конкретно рассмотрены сферические оболочки при внешнем давлении и конические оболочки при осевом сжатии и внешнем давлении. Результаты подтверждаются опубликованными экспериментальными данными. Поскольку в работе используются уравнения динамики оболочек, автором рассмотрены некоторые смежные задачи и получены новые результаты, в частности - исследовано влияние структуры материала композитной цилиндрической оболочки на частоты колебаний, - рассмотрена задача флаттера раздвижного композитного сопла ракетного двигателя твердого топлива. Практическая ценность Полученные результаты имеют важное прикладное значение.

Уточненные границы критических нагрузок могут быть непосредственно использованы при про~~~ировании баков и ~т~ек~~ ра~ет н элеме~~ов корпусов глубоководных аппаратов из металлических и композитных материалов. Достоверность н обоснованность научных положений Достоверность и обоснованность научных положений определяется следующим. 1. Использованием широко известных нелинейных уравнений динамики оболочек и апробированных численных методов их решения.

2. Хорошим совпадением полученных границ критических нагрузок для изотропных оболочек с многочисленными опубликованными экспериментальными результатами. Структура н содержание работы Диссертация состоит из оглавления, введения, трех глав, общих выводов, Списка литературы и пяти приложений. Она Включает две копии СВидетельств О государственной регистрации программ ддя ЗВМ а акт внедрения результатов.

Диссертация состоит из 210 страниц основного текста, 20 таблиц, 62 рисунков, 16 страниц списка литературы, включающего 153 наименования и 7 страниц приложения. Во введении представлен критический анализ состояния проблемы, обосновывается актуальность работы, формулируется ее цель, определяется объект исследования„описывается содержание диссертации, обосновывается научная новизна, достоверность и практическая значимость полученных результатов и выводов. В первой главе описан реализуемыЙ подход к задаче прогнозирОвания у~~~Й~И~ОСТ~ ~б~~~чек и описываются особенн~~~~ использования динамического критерия устойчивости. Во второй главе рассматриваются задачи устойчивости цилиндрических оболочек.

Формулируется и обосновывается предлагаемый метод, приводятся оснОВные уравнения задачи и описываются используемые численные методы их решения. Рассмотрены задачи устойчивости изотропных цилиндрических оболочек при осевом сжатии и внешнем давлении, конструктивно ортотропных и композитных оболочек при осевом сжатии. Осуществляется параметрический анализ частот свободных колебаний композитных оболочек. В третьей главе рассматривается устойчивость изотропных оболочек вращения. Исследуются сферические оболочки, нагруженные внешним даВлением„и конические Оболочки, нагруженные ~севой сжимающей ~ИЛОЙ и внешним давлением. Рассматривается задача о флаттере раздвижного коническоГО сопла ракетноГО дВИГателя тВердОГО топлива, Публикации, апробации и реализация работы Все основные научные положения диссертации достаточно полно изложены В публикациях автора и автореферате диссертации.