Файл: Григолюк Э.И. Устойчивость и колебания трехслойных оболочек.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.07.2024

Просмотров: 146

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Из формулы (3. 50) при

 

 

/2р

 

/2

 

 

 

 

( / 2 Ä ) V 4

 

 

 

получим два уравнения для определения

Лчг°

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i H - - ^ - [ ^ (

_ , * ± È )

2 + l

]

 

 

 

 

 

Я 2 0 *

 

|2Е 1/2

 

 

 

 

 

 

X

 

1 2

2/?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

і + — т ^ 1 * 1 / г ( - ч * ± е ) 2

+ і]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х [ Е 1 / 2

( - ^ ± е ) 2 + 1 ] 2

!

е-

 

 

( - 1 *

 

± « 3

Л

.

(3.51)

 

 

i l * ±

£

 

Я 2

r e t / S ( _ , , * ± c ) 2 + l ] 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д л я

оболочек,

имеющих

малый

параметр

е, формула

(3.51)

упрощается, так как в этом случае можно положить

 

 

 

 

 

 

 

eV*( л * ±

 

 

 

 

 

 

(3.52)

Тогда

найдем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Elfi

,1/4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27?

 

1 2 Ç 2 ( - T I * ± S )

І +

Й/Е2е'/2

Т

Я 2 1

 

 

. "

Суммируя и вычитая эти уравнения,

получим

 

 

 

 

 

 

 

.

t * = T l E * 2 ( T 1 * 2 +

S

a ) ;

 

 

 

(3.53)

 

 

з

 

з

 

36Ç4

 

1

+ Ä / g 2 e v »

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г::- =

 

;

t =

; 0* =

 

.

 

 

(3.55)

 

 

 

4Eh2R^

 

R

 

1 - ѵ 2

 

 

 

Уравнение (3. 54)

позволяет

найти

г\*

по заданному

| = л / п .

83


На рис. 19—20 приведены зависимости минимального сдвигающего усилия хч miii* от X (отношение длины і

 

 

 

 

9

Л

 

Рис.

19. Зависимость

критического

касатель­

ного

усилия т* = т І П І П от отношения

Я =

= ljR

( / — д л и н а ,

R — радиус)

для круго­

вой

цилиндрической

оболочки

при Ѳ * = І ;

fe = 0,001; ô = 0 , 0 1

для ряда значении

t=h/R

(/( — толщина

оболочки;

R—радиус)

0 1 2 3 $ 5 6 7 8 9 \

Рис. 20. Зависимость критического касательного усилия т* от отношения X=ljR (/ — длина, R — радиус) для

круговой

цилиндрической

оболочки

при Ѳ*=3; £ = Ю ; -0—0,01

для ряда

значений

отношения

t=h/R

(h — тол­

щина

оболочки,

R — радиус)

0 / 2 3 9 Л

Рис. 21. Зависимость критического ка­

сательного усилия

т* от отношения I

длины к радиусу

для круговой ци­

линдрической

оболочки

при Ѳ*=2;

4=0,4; /=0,01

для ряда

значений {I

оболочки к ее радиусу R) дл я /=0,001, 0,002, 0,005, 0,01, 0,02,

0,05; при £ = 0,001; 0 = 0,01; Ѳ* = 1 и /г = 10; f>=0,0l;

Ѳ* = 3.

На рис. 21 даны зависимости минимального

критического

значения т * = т т т * от X дл я ряда значений •&.

 

84

 


7. КРИТИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ НАГРУЖЕНИИ

В разд. 2—6 настоящей главы рассмотрена потеря устойчи­ вости замкнутой цилиндрической оболочки при различных воз­ действиях, действующих на оболочку как одновременно, так и изолированно. Полученные формулы позволяют оценить значе­ ния наименьшего параметра критической нагрузки при комби­ нированном нагруженин . Однако такой расчет приводит к боль­ шой вычислительной работе.

Обычно критические нагрузки, соответствующие отдельным' случаям равномерного продольного сжатия, равномерного кон­ турного сдвига известны. В разное в р е м я предлагалось опреде­ лять и критические нагрузки в случае совместного действия внешних сил. Одну из таких эмпирических зависимостей мы и приводим ниже.

к -

ѵ > - 1 .

(3.56)

где рі — п а р а м е т р критической нагрузки только при

действии

продольного сжатия; д*р — п а р а м е т р

критической

лагрузки

при действии только

внешнего равномерного

поперечного дав ­

ления; т*р — п а р а м е

т р критической нагрузки

при действии

только равномерных касательных сил на контуре; р*, q*, т* — соответствующие значения параметров при комбинированном нагруженин. Пр и этом р* определяется как максимальное фиб­ ровое с ж и м а ю щ е е н а п р я ж е н и е (с учетом изгиба, если имеет место внецентренное приложение нагрузки) .

8.

СВОБОДНЫЕ ПОПЕРЕЧНЫЕ

КОЛЕБАНИЯ

 

Д о б а в л я я , «в соответствии

с разд. 9,

гл. 2, ,в правую

часть

уравнения (3. 2)

приходящуюся

на единицу поверхности

инерци­

онную силу

 

 

 

 

 

-*М1-т*)г

 

(3-57)

и полагая внешнюю нагрузку равной нулю, приходим к системе уравнений малых поперечных колебаний трехслойной цилиндри­ ческой оболочки:

w -

t

&

( '

-

т

ѵ ' ) х :

( 3 - S 8 )

О (1 - f - * ) v'v'x +

- L £

+

<* £

( i -

f

V=) x - O .

(S. 59,

Вводя р а з р е ш а ю щ у ю функцию хі

 

 

 

 

х = ѵ ѵ х і ;

^НгІИ^тФ1'

(3.60)

85


получим одно уравнение малых поперечных

колеоаннй

круго­

вой цилиндрической

оболочки

 

 

 

 

 

 

 

D

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3.61)

Д л я

свободно

опертой цилиндрической

оболочки

функция

Хі

имеет вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X i = X o e i e

" s i n тях

cos •R

 

 

(3.62)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

m — число

полуволн

по

образующей

цилиндра;

п — число

волн

по

окружности; ю — круговая частота

поперечных

колеба­

ний; хо — постоянная.

 

 

 

 

 

 

 

 

Вводя (3.62) в

уравнение (3.61),

получим в ы р а ж е н и е дл я

круговой

частоты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/да2

 

л 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ifi

н2\2

Х4

 

 

 

 

 

ОЯ#4

1 +

Infi

rfi

 

 

m 2

л 2 '

 

 

 

 

 

к \ X2 +

 

Я 2

 

 

"X2"+

It2",

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3.

63)

из которого следует, что минимальной частоте соответствует од­

на полуволна в продольном направлении

(т = 1).

 

 

В (3.63)

использованы

прежние

обозначения

 

 

 

Я 2 д 2 _ 2 _ _

12(1 —t/2)

# 2

_ À _ _ L

(3.

64)

 

 

 

 

 

 

 

Г л а в а 4

 

 

 

 

УСТОЙЧИВОСТЬ КРУГОВЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ

ПАНЕЛЕЙ

1. ИСХОДНЫЕ УРАВНЕНИЯ И ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ

 

Видоизменим несколько

уравнений разд . 1 гл. 3,

вводя вмес­

то круговой

координаты

s декартову

координату

у. Если

I—

длина панели по образующей, а длина ее дуги равна Ь, то ар­

гументы линеаризированных уравнений

устойчивости

 

 

 

 

^-Ч-Ѣ^-т*)*

 

(4Л)

^

р

У

^

я дх*

\

0x2 т

дхду^

ду*І*

 

 

 

X f l

- 4 - V 2

) / = 0

 

 

(4.2)


изменяются в пределах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 < х < / ;

0 < г / < 6 .

 

 

 

 

 

 

 

 

При этом оператор Л а п л а с а V 2

() имеет вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дх2

 

ду2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уравнения (4. 1) — (4.2) могут быть использованы

 

 

при реше­

нии задач

об определении верхней

критической нагрузки

тонких

упругих пологих круговых трехслойных цилиндрических

пане­

лей постоянной толщины. Сформулируем

граничные

 

условия.

1. П а н е л ь

свободно

оперта

по всему

контуру.

Имеем

 

 

Nn

= e22—w = Нпп

= 0 при х=0,

х — 1; |

 

 

^ ^

 

N

= e11

=

w = N22

— MS2 =

0

при

у =

0, y =

b.

 

\

 

 

Вводя функции F и %, получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F = V a

/ r

=

x = V 2

z = Vs V2 x = 0

при х=0,

х=1,

 

 

4

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у = 0,

у = Ь.

 

 

2. П а н е л ь

свободно

оперта по прямолинейным

к р а я м

и жест­

ко з а щ е м л е н а по криволинейным краям . Имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

u1 = N12

— w = wil~a1=0

 

 

при

х = 0, х=1;

 

 

 

(4.6)

 

N22

= en

= w — H22 22

= 0

 

при

г/ = 0,

у = Ь.

 

(4.7)

В функциях

F и % эти граничные

условия

запишутся так:

 

 

 

дх

 

дхз

\

 

?

дх Х

дх* L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при

 

х=0,

х — 1;

 

 

 

 

 

(4.8)

 

 

 

 

 

f.^&F

 

=

дН

_ d * x = z Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

diß

diß

 

diß

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при

 

y =

0,

y = b.

 

 

 

 

 

(4.9)

3. Панель жестко защемлена по прямолинейным

 

 

краям

и

свободно

оперта

по криволинейным

краям .

Имеем

 

 

 

 

 

 

Nu

= e2ii=w

= H11

= M11

= 0

 

при

х = 0, х = 1;

 

 

(4.10)

 

u2

= Nn

=

w = a2

= w:2 = 0

 

при

у = 0,

у-=Ь,

 

 

 

 

или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F = ^

=

y

=

^

= ^L=0

 

при

х=0,х=1;

 

 

 

 

(4.11)

 

 

 

дх2

 

 

дх2

ол-4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dF

d*F

Л

 

h2

Л

ду

д^г

 

 

 

 

П

 

А

у = Ь.

 

— = — =

1 - — V2

х = т ^ = - т - 7 = 0

при у = 0,

 

 

 

ду

diß

\

 

ß

/

 

ày

ду3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4. 12)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

87