Диссертация (1026016), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Продемонстрирована возможность применения сетчатыхоболочек в качестве приводов управляемой упругой деформации и указаныпреимущества таких устройств. Приведен пример цилиндрической сетчатойоболочки,принимающейформуторапринагружениивнутреннимдавлением, что дает возможность разработки на ее основе захватов и другихустройств.
Управление величиной жесткости такого устройства сводится кпростому изменению давления. Та же методика применяется для построенияупругой характеристики пневмобаллонной муфты.11В пятой главе исследуется напряженно – деформированное состояниерезинокордной оболочки движителя транспортного средства высокойпроходимости, предназначенного для освоения крайнего Севера. Найденоначальноенапряженно-деформированноесостояниеоболочкипринагружении оболочки движителя давлением, изменение этого состояниявследствие воздействия давления снега, а также исследованы локальныенагрузки со стороныколес генератора волн и вызываемые имиперемещения.В приложения вынесены акты внедрения результатов диссертации итексты компьютерных программ.Благодарности.Авторвыражает благодарность сотрудникамФГБОУ ВПО МГТУ им.
Н.Э. Баумана (кафедр прикладная механика иосновы конструирования и детали машин) и сотрудникам ИМАШ им.А.А.Благонравова РАН:ПрофессоруРяховскомуО.А.запредоставленныематериалы по параметрам муфт и внимание к работе;ПрофессоруГаврюшинуС.С.занацеленные на улучшение качества работы.ценныесоветы,12ГЛАВА 1. АНАЛИЗ РАБОТ ПО МЕХАНИКЕ СЕЧАТЫХ ОБОЛОЧЕК1.1.Проблемы исследования мягких оболочекМягкими называют оболочки, которые вследствие весьма малойтолщины стенки всегда испытывают только безмоментное напряженноесостояние и не могут воспринимать сжимающих напряжений.
В последниедесятилетия мягкие оболочки получили широкое применение в технике истроительстве. Конструкции с надувным каркасом и воздухоопорныеоболочкииспользуютвкачествескладскихпомещений,ангаров,выставочных павильонов и т. п. Мягкие оболочки необходимы во многихсудовых конструкциях. В космической технике их применяют в шлюзовыхустройствах на пилотируемых орбитальных кораблях, в скафандрахкосмонавтов и даже в качестве надувных спутников.Благодаря своим отличительным достоинствам (компактности притранспортировке, быстроте развертывания и малому весу) конструкции,изготовленные из мягких оболочек, находят широкое применение внародномхозяйстве.Мягкиеоболочкииспользуютсявкачествепневмоподъемников [12], [33], [54], [100], амортизаторов [29], [86], устройствдля крепления грузов при транспортировке [105], [107], контейнеров [108],аварийно-спасательных средств на флоте [4], пневматических плотин [66],защитной надувной подушки водителя и камеры автомобиля [36],перекрытий, тентов, ангаров [55], [66], [120], [123], парашютов, летательныхаппаратов, искусственных спутников земли [49], [66], [120], и т.
д. Подробноприменение мягких оболочек изложено в обзорных работах [49], [51], [66],[105] [108],[120], [123].Несмотря на наличие упрощающего основные уравнения свойствабезмоментности, построение теории мягких оболочек - проблема оченьсложная. Все осложняется тем обстоятельством, что мягкая оболочка поднагрузкой существенно изменяет геометрию.
Это, в свою очередь, оказывает13влияние на распределение нагрузки. Основы теории для случая осевойсимметрии в предположении о малости деформации предложены С.А.Алексеевым [5]. Им же в работах [6], [9] заложены основы общей теориимягких оболочек.Объектом научного исследования мягкие оболочки стали в 40-х - 50-хгодах 20 века. Изложение развития теории мягких оболочек содержится вобзорах [6], [49], [56]. Среди многочисленных публикаций по теории мягкихоболочек, выделим работы С. А. Алексеева [6-11], Л. И.
Балабуха [14], В.Л.Бидермана [24-26], Б.Л. Бухина [24-25], А.С. Вольмира [43], К.З. Галимова[44-47], Г.А. Гениева [48], А.С. Григорьева [51-53], Б.В. Гулина [55-58], Б.И.Друзя [59-62], В.В. Ермолова [64], В.Э. Магулы [87-93], А.Д. Москаленко[99], В.В. Риделя [57-58], Н.П.
Стрекозова [120-122], В.И. Усюкина [124129], К.Ф. Черныха [132-136], L.J. Hart-Smith [147-149], Ф. Отто и Р. Тростеля[106].Наиболееисследованнымиявляютсязадачидеформированиянекруговых цилиндрических [59-62], [69], [74] и осесимметричных мягкихоболочек [6], [10], [33], [36], [44], [51-53], [120-129], [131-136].
Задачамтеории мягких оболочек произвольной формы посвящено относительнонемного работ [58], [120], [129]. Контактные задачи рассматривались вработах [43], [73].Нерастяжимым мягким оболочкам посвящены работы С. А. Алексеева[11], В. Э. Магулы [92], Ф. Отто и Р. Тростеля [106]. Изменение их формыпроисходит только за счет перемещений, при отсутствии деформации.
Ктому же, вследствие малости толщины, изгибные напряжения играютничтожно малую роль и нерастяжимая оболочка рассматривается какбезмоментная. Таким образом, такая схема расчета является простейшей. Вней невозможно учесть свойства материала и внимание, в основном,14уделяется формам раскройного и конечного состояний, а так же появлениюзон складок.Способность мягких оболочек уже при малых нагрузках существенноизменятьсвоюформувынуждаетчеткоразличатьначальное(ненагруженное) и конечное (деформированное) состояния.
Соответственно,в классификации, данной С.А. Алексеевым [5-8] выделяются три основныезадачи теории мягких оболочек. Первая основная задача состоит вопределении начальной (или раскройной) формы по заданным нагрузкам иформе конечного состояния. Вторая - в определении конечной формы (инапряженно-деформированного состояния) по известным нагрузкам изаданной раскройной форме. Третья - в определении изменений формы инапряжений, вызванных системой дополнительных нагрузок.Существуют лишь несколько работ, посвященных задачам первоготипа, это [5], [8], [25], [114],[117], [127-129], [151-152]. Огромное количестворабот содержит решение частных случаев второй и третьей основной задачи,обсуждение и конкретный анализ результатов которых можно найти вобзорных статьях [7], [31], [50], [68], [137], [139], [143].Исследованию НДС мягкой оболочки в области малых деформацийпосвящено наибольшее количество работ.
Расчет мягкой оболочки прибольших деформациях требует максимально точного учета геометрической,физической и конструктивной нелинейностей. Для этой области деформацийстрогая модель мягкой оболочки получена В. И. Усюкиным в работе [129].Характерной особенностью данной расчетной схемы является то, что вбольшинстве случаев нелинейные физические соотношения основаны науравнениях состояний высоко-эластичных сжимаемых и несжимаемыхгиперупругих материалов.
Закон их поведения описывается функциейупругого потенциала (потенциальной энергией деформации). Различныевиды упругих потенциалов рассматривались в многочисленных публикациях,15среди которых выделим основополагающие работы А. И. Лурье [85], Р. С.Ривлина[109],К.Ф.Черныха [136],J.T. Oden [105]и др.Квысокоэластичным материалам относятся натуральные и синтетическиекаучуки, резины, некоторые виды полимеров, различные материалыбиологического происхождения [134].В работе В.И.
Усюкина [128] на основе вариационного подходапостроенасистемауравненийбезмоментнойоболочкипроизвольнойначальной геометрии при больших деформациях и перемещениях. При этомособенностью полученных нелинейных уравнений равновесия мягкихоболочек является то, что направления перемещений совпадают с осяминедеформированной оболочки. Я.Ф. Каюк и Л.Ф. Ващенко в [72] предложиливариант нелинейных геометрических соотношений мягких ортотропныхоболочек вращения в предположении, что деформации и квадраты угловповорота малы по сравнению с единицей. На основе этого подходарассмотрена деформация мягкой конической оболочки под действиемвнутреннего давления [40].
Изучено влияние геометрической нелинейностина напряженно-деформированное состояние последней [41], [71]. В работах[70] приводятся основные зависимости геометрические нелинейной теориимягких оболочек, причем детально рассмотрены возможные упрощениясоотношений между кратностями удлинения и перемещениями. Другиевариантызаписиосновныхуравненийтеориимягкихоболочекипринципиальные схемы их расчета приведены в книге В.З.
Магулы [90].Полученные там соотношения не содержат таких понятий как начальнаяформа и перемещения [87-93], так как, вообще говоря, у мягкой оболочкиотсутствует определенная форма до нагружения.1.2.Проблемы композитных оболочекРазвитие современной техники неразрывно связано с производствомкомпозитных материалов (КМ), конструкций из них, внедрением их в самые16различныеотраслипромышленности,атакжессозданиемновыхкомпозитных материалов и конструкций.Большой вклад в развитие теории и практики расчета композитныхоболочек внесли Н.А. Алфутов, С.А.
Амбарцумян, А.Н. Андреев, Ю.П.Артюхин, B.JL Бажанов, В.Л. Бидерман, В.В. Болотин, Г.А. Ванин, В.В.Васильев, Э.И. Григолюк, П.А. Зиновьев, В.А. Иванов, Р.А. Каюмов, М.А.Колтунов, Ю.Г. Коноплев, М.С. Корнишин, В.И. Королев, В.А. Крысько, С.Г.Лехницкий, В.А. Ломакин, А.К. Малмейстер, Ю.В. Немировский, Ю.Н.Новичков, И.Ф.
Образцов, П.М. Огибалов, В.Н. Паймушин, Б.Е. Победря,Б.Г.Попов,А.В.Саченков,B.C.Саркисян,В.П.Тамуж,Ю.М.Тарнопольский, И.Г. Терегулов, Г.А. Тетере, П.П. Чулков и др.Основнойпроблемойрасчетакомпозитныхоболочекявляетсяопределение рациональной схемы армирования, которая первоначальноформулировались как задачи оптимизации конструкций из композитов. Подконструкциейрациональнойсхемыармированияподразумеваетсяконструкция, в которой направления армирования совпадают с линиямиглавных напряжений или напряжения вдоль линий армирования постоянны.В некоторых работах использовались условия оптимальности, полученныекакусловиястационарностиопределённогофункционалакачестваконструкции. Обзоры работ по оптимальному армированию представлены в[37-39],[102-104].Первыепроведённыеисследованиявобластиоптимального проектирования конструкций из композитов относились коболочкам вращения (баки, баллоны давления, камеры сгорания ракетныхдвигателей твёрдого топлива), рассчитываемых на внутреннее давление [38],[67], [110].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
