Отзыв оппонента (Разработка метода и исследование напряженного состояния физически ортотропных цилиндрических оболочек при локализованных термосиловых нагрузках)

Отзгнв официального оппонента Винограггова Юрин Ивановича о диссертации Ву Ба Зуи «Разработка метода и исследование напряженного состоянии физически ортотрошгых цилиндрических оболочек при локализованных термосиловых нагрузках» по специальности 01.02.04- Механика деформируемого твердого тела на соискание ученой степени кандидата технических наук. Определение напряженно-дсформированноого состояния (НДС) тонкое!енных конструкций в современной авиационной и ракетно - космической технике„в знергеттнчсском машиностроения при неравномерно распределенной по новерхноспт оболочки г!ли даже локг!!!Изояипной на !юбольших ее у'частках силовой нагрузки или температурно! о поля, особенно при сильной нх локализации — одна из часто встречающихся проблем.

Возникающее при зтом напряжения, перемещения могут определять несущую аюсооность конструкции. Это в значительной степени относится к шилнндрическим оболочкам из ортотропных материалов, которым посвящена диссертация и научные публикации диссертанта. Диссертантом двн систематический анализ влияния показателя ортотропии на НДС при различных случаях локального нагружения и нагрева оболочек. Прн в!,!бо)зе механико-математической модель! мгпернала оболочек днссертгп!! ог!нрается на авторитетные публикации.

В частности, в работах членакорреспонденга РАН Васильева В.В показано. что величина погрешности, вносимой гипотезой жесткой нормали, прг! расчете г!ботк!~!ек нз ортотропного стеклоплзс!нка на действие радиальной сосредоточенной нщ рузкн, существенно зависит от параметра тонкостенностн оболочки. ")Упс нгзн наиболее часто применяемых конструкциях (1!!К <0,02. где Ь, К - толщина н радиус оболочки) разница в максимальной величине нормальноп! г!ерсх!ец!синя, найденной на основании классичес!снх уравнений, не продышав! 5то, что дает основание диссертанту использовать механико-математическую модель Кирхгофа-Лява в мнсночнсленных исследованиях. В случае применения этой модели проблема определения НДС оболочек при произвольных нагрузках и тсмпературн1>1Х полях приводится к решенинэ дифференциальных уравнений восьмого порядка в частных производных.

Стремление построить решения на основе уравнений более низкого порядка и простой структуры, разумеется. с приея|лемой точностью является естественным. Так. широко известный приближенный метод Штаермана-Геккелера для расчета осссимметричного лсформирования оболочек путем сложения двух напряженных состояний: безчоментиого и краевого эффекта — был обобщен Г,Н,Чернышевым на случай расчета оболочек положительной гауссовой кривизны при действия нагрузок сингулярного характера. Решение построено, как сумма безмомеитион> напряженного состояния и <почечиого» краевого эффекта в окрсс пюсти сосредоточенной силы. В слу" ще цилиндрических оболочек им пре.шожено условное разбиение на четыре зоны.

в каждой нз которых преобладает тсЭг или иной вид решения сильно упрощенноп1 уравнения. Однако такой подход практического применения и развития не получил. Для устранения возникакпцих трудностей при решении краевых задач .шя оболочек нулевой кривизны в диссертации нашел достойное приложение при решении многих задач предложенный в работах академика И.Ф.Образцова и Б.В.Нерубайло подход. основанный на требовании обеспечения минимума асимптотической погрешности применяемых приближенных уравнений, следствием которого явился ме~од аспмпзотичсско1.о синтеза напряпкенного состояния (ЧАС). !(редставляет ииперсс для расчетов прочности авиационных и ракетнокосмических тонкостенных конструкций определсиие НДС ортотропных цилинд(эичссюэх ОООлочек, яВляющихся 'элемее1том частично заполненных жидкостью трубопроводов (сосудов), под действием пеосесимметричного 1ндростатичсского давления.

Например. обсчайки гопливных баков. преди1ги1а 1енн11х для (эазмещения компон1.нтов ягигц11эго топя~ЛЯ (Окислителя, горючего). в полете нагружены внутреннпм избыточным давлением, складывающимся нз несимметричного гидростатнческого давления и наддува. Кроме того, часть обечайки, свободная от жидкости, может нагреваться (250...300" С 1, гго вызывает появление существенных напряжений. Учитывая сказанное, можно утвер>клеть, что разработка диссертантом э<1н1>ек>э>нного ~стола, получпвп>его название метода сращиваемых аналитических решений (МСАР) и исследование НДС физически ортотропных цилиндрических оболочек при упомянутых воздействиях является актуальной задачей нс только в научном плане, но и для практики, Научные положения. выводы и результаты. сформулированные в диссертации, обоснованы сравнением.

полученных автором., с численным экспериментом на основе различных рассмотренных в диссертации механико"математических моделей и вычислительных процедур. с опубликованным натурным экспериментом других исследователей. Новь>е результаты нашли подтверждение путем сравнения с имеющимися или найденными путем численного или натурного эксперимента. Новизна полученнь>х 1>езульг>>тов Впервые получено разрешающее дифференциальное уравнение обшей теории физически ортотропных цилиндрических оболочек в частных производных восьмого порядка и дифференциальные зависимости для искс>мых факторов прн действии произвольной продольной нагрузки, безупречные с точки зрения энергг>статики.

как и уравнения нзотропных оболочек В.З.Власова. 11о сути дано обобщение уравнений наиболее точной общей теории изотропных оболочек на случай анизотропии материала и на пх базе построена теория элементарных напряженных состояний; основного. с высокой изменяемостью и ганге>щиального. Для определения напра>кеций прн нагрузках и температурных полях. имеющих существенно меньшую изменяемость вдоль образующей, чем вдоль контура в диссертации разработан метод сращиваемых анап>пических решений (МСАР) дифференциа>шных уравнений в частных производных четвертого порядка типа основного состояния и краевого эффекта физически ортотропных цилиндрических оболочек. Он также вполне обоснованно, на мой взгляд, рекоменлован и для использования прн исследовании напряжений в ободе>чках нулевой гауссовой кривизны, в частности слабоконическнх оболочек. ЬЫ Юлаыа .Л чв~ > аП.КИаЬ ЛШ>аЗЛ~ Дано обоб>пение решения задачи В.

3. Власова о напряженном состоянии цилиндрических оболочек при несимметричном гидростатическом давлении и нагреве нс голько на слу ий их изготовления тонкостенных оболочечных коне>рукций нз физ>лчсски ортотропно>о материала, но и при произвольных краевых условиях„что имеет место в сосудах, трубопроводах, топливных отсеках аэрокосмических и энср>.етических конструкций. Построен большой комплекс аналитических алгоритмов, а лля некоторых факторов также и простых формул, при>с>нных для определения НДС физически ортотропных оболоче п>ых конструкций при действии локализованных нагрузок и температуры различпои степени локализации.

Следует отметить ценность систематического анализа НДС па основе построенных алгори гмов для физически ортх>тропных оболочек по выявленик> существенцого влияния физико-механических свойств материала (я>еханичсская и тепловая ортотропия). ус.ювий натруженна и нагрева, а также краевых условий на харак гер распределения и уровень напряжений. Построенные решения для полуоесконечной и конечной длины оболочек (со свободным краем при действии локальной продольной нагрузки в удобном для практического испс>льзования виде) применены в качестве компоненты лля контактной задачи о передаче чере> шпангоут продольной сосредоточенной силы.

Представленная в форме номограмм и диаграмм числовая информация по напряжениям открывает возмгокности анализа предпочтительных областей измеиенйя 1~)изико-мехгиц!ческих характер))истик матер)ила лля некоторых частных случаев шцружсния и нагрева конструкции. Оценка содержания диссертации. Цель диссертационной работы заключалась в разработке метода и в системном исследовании напряженного состояния физически ортотропных цилиндрических оболочек при локализованных термосиловых нагрузках. Цель доспи ается решением ряда задач. Построением ам оритлюв для исследования НДС ортотропиых цилиндрических оболочек на основе методов, позволяк)щих свести сложные краевые задачи д)гя уравнении* в час)ных производных Восьмого по))ядка) к решени)О хорошо изученных дифференциальных уравнений четвертого порядка. Решением.

иментшим важное практическое значение. проблемы расчета круговых цилиндрических оболочек из ортотропного материала при воздействии различной степени локализации нагрузок и нагрева, созданием метода сршциваемых аналитических решений (МСАР) дифференциальных уравнений, Получением простых аналитических вырггкеиий, пригодных для определения НДС в процессе проектирования. Предложенный в работе метод сращиваемых аналггическнх решений ГМСАР) имеет теоретическое значение по следующим причи)им.

ЕЗО-первых. он обобщаег идею построения эффективных прибли)конных рец)ений сложных краевых задач путем использования так назьпшемого основного состояния и краевого эффек)а. )Ие в качестве основного состояния применялось безмоментное состояние. В случае оболочек нулевой гауссовой кривизны при исследуемых силовых и )емпературцых воздействиях безмоментнос состояние в качестве плавно измсьипоще) ося вдоль образукицей основного состояния неприменимо, поэтому оно заменено полубезмоментным состоянием„получающимся в соответствии с критерием 11овожилова. При этом постулирустся существенное превосходство изменяемости напряженного состояния в окружном направлении по сравнению с продольным. 1хроме го1 о, в диссертации под краевым эффектом понимается решение жестких дифференциальных уравнений, описывающих в отличие от об)непринятого в литерз гуре и практике, существенно неосссимметричный краевой эффект. Во-вторых, такой подход.

Насколько мне известно, применяется к нензотропным Ортотропным кОнстрчкциям Впсрвые. При этОм О~!снь Важно Рто В диссерщции получено критериальное зна !ение номера гармоники, до которого следует удерживать гармоники в тригонометрических рядах, описывающих напряженное состояние. Это позволяет очи!а[ь предложенный метод — МСАР- 'н[)фсктивнью1 мстодом р!.'1псния практически Ва)кных задач расчета на прочность Р! термопрочносгь.