Построение решения уравнений теории упругости слоистой полосы на основе принципа сжатых отображений

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Дано систематическое изложение модифицированного классического полуобратного метода Сен-Венана как итерационного на примере построения решения дифференциальных уравнений теории упругости для длинной слоистой полосы. Дифференциальные уравнения первого порядка плоской задачи сводятся к безразмерному виду и заменяются интегральными уравнениями относительно поперечной координаты подобно тому, как это делается в методе простых итераций Пикара. При этом в интегральных уравнениях перед знаком интеграла появляется как множитель малый параметр, с помощью которого обеспечивается сходимость решений в соответствии с принципом сжатых отображений Банаха. Уравнения и соотношения упругости преобразовываются к виду, позволяющему вычислять неизвестные последовательно, таким образом, что вычисленные в одном уравнении неизвестные являются входящими для следующего уравнения и т.д. Выполнение граничных условий на длинных краях приводит к обыкновенным дифференциальным уравнениям для медленно и быстро меняющихся сингулярных компонент решения с шестнадцатью эффективными коэффициентами жесткости, определенными интегралами от заданных как ступенчатая функция модулей Юнга каждого слоя. Интегрирование этих обыкновенных дифференциальных уравнений позволяет записать формулы для всех искомых неизвестных задачи, в том числе не определяемые в классической теории балки поперечные напряжения и решения типа краевого эффекта, и выполнить все граничные условия задачи теории упругости на коротких сторонах. Представлено решение трех краевых задач теории упругости полосы: двухслойная полоса со слоями одинаковой толщины и различной толщины и полоса с произвольным числом слоев. Получены формулы для всех неизвестных задачи.

Об авторах

Евгений Михайлович Зверяев

Российский университет дружбы народов

Автор, ответственный за переписку.
Email: zveriaev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8097-6684

профессор департамента строительства, инженерная академия

Москва, Российская Федерация

Марина Игоревна Рынковская

Российский университет дружбы народов

Email: rynkovskaya-mi@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0003-2206-2563

кандидат технических наук, доцент департамента строительства, инженерная академия

Москва, Российская Федерация

Ван Донг Хоа

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)

Email: dong.hoavan@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8188-9408

аспирант кафедры проектирования сложных механических систем

Москва, Российская Федерация

Список литературы

  1. Reissner E. Selected Works in Applied Mechanics and Mathematics. London. Jones & Bartlett Publ.; 1996. ISBN 0867209682
  2. Mindlin R.D. Influence of rotary inertia and shear on flexural motions of isotropic, elastic plates. American Society of Mechanical Engineers Journal Applied Mechanics. 1951;18(1):31–38. https://doi.org/10.1115/1.4010217
  3. Ghugal Y.M., Kulkarni S.K. Thermal stress analysis of cross-ply laminated plates using refined shear deformation theory. Journal of Experimental and Applied Mechanics. 2011;2:47–66. doi: 10.1504/IJAUTOC.2016.078100
  4. Ghugal Y.M., Pawar M.D. Buckling and vibration of plates by hyperbolic shear deformation theory. Journal of Aerospace Engineering & Technology. 2011;1–1:1–12. Available from: https://techjournals.stmjournals.in/index.php/JoAET/article/view/724 (accessed: 12.02.2023).
  5. Sayyad A.S., Ghugal Y.M. Bending and free vibration analysis of thick isotropic plates by using exponential shear deformation theory. Applied and Computational Mechanics. 2012;6(1):65–82. Available from: https://www.kme.zcu.cz/acm/acm/article/view/171 (accessed: 12.02.2023).
  6. Sayyad A.S., Ghugal Y.M. Buckling analysis of thick isotropic plates by using exponential shear deformation theory. Applied and Computational Mechanics. 2012;6(2):185–196. Available from: https://www.kme.zcu.cz/acm/acm/article/view/185 (accessed: 12.02.2023).
  7. Sayyad A.S., Ghugal Y.M. Flexure of thick beams using new hyperbolic shear deformation theory. International Journal of Mechanics. 2011;5–3:113–122. https://doi.org/10.1590/S1679-78252011000200005
  8. Vo T.P., Thai H.-T. Static behavior of composite beams using various refined shear deformation theories. Composite Structures. 2012;94 (8):2513‒2522. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2012.02.010
  9. Lyu Y.-T., Hung T.-P., Ay H.-C., Tsai H.-A., Chiang Y.-C. Evaluation of Laminated Composite Beam Theory Accuracy. Materials. 2022;15:6941. https://doi.org/10.3390/ma15196941
  10. Firsanov Val.V., Pham V.T., Tran N.D. Strain-stress state analysis of multilayer composite spherical shells based on the refined theory. Trudy MAI [Works of MAI]. 2020;114:1‒26. (In Russ.) https://doi.org/10.34759/trd-2020-114-07
  11. Firsanov V.V. Study of stress-deformed state of rectangular plates based on nonclassical theory. Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2016;45(6):515‒521. https://doi.org/10.3103/S1052618816060078
  12. Firsanov V.V., Zoan K.Kh. Edge stress state of a circular plate of variable thickness under thermo-mechanical loading on the basic of refined theory. Teplovye processy v tekhnike [Thermal processes in engineering]. 2020;12(1):39‒48. (In Russ.) https://doi.org/10.34759/tpt-2020-12-1-39-48
  13. Friedrichs К.О. Asymptotic phenomena in mathematical physics. Bulletin of the American Mathematical Society. 1955;61(6):485‒504. https://doi.org/10.1090/S0002-9904-1955-09976-2
  14. Grigolyuk E.I., Selezov I.T. Nonclassical theories of the vibrations of beams, plates, and shells. In: Progress in Science and Technology: Mechanics of Deformable Solids (vol. 5). Moscow; 1973. (In Russ.) Available from: https://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/mechanics/solid.htm (accessed: 12.02.2023).
  15. Zveryayev Ye.M. Analysis of the hypotheses used when constructing the theory of beams and plates. Journal of Applied Mathematics and Mechanics. 2003;67(3):425‒434. https://doi.org/10.1016/S0021-8928(03)90026-8
  16. Love A.E.H. A Treatise on the Mathematical Theory of Elasticity. Cambridge Univ. Press, Cambridge, 1927. Available from: https://archive.org/details/atreatiseonmath01lovegoog/page/n12/mode/2up (accessed: 12.02.2023).
  17. Kamke E. Differentialgleichungen. Lösungsmethoden und Lösungen I. Gewöhnliche Differentialgleichungen. Band I. Leipzig. 1942. (In Deutsch) Available from: https://archive.org/details/in.ernet.dli.2015.362343/page/n1/mode/2up (accessed: 12.02.2023).
  18. Zveryaev E.M. Interpretation of Semi-Invers Saint-Venant Method as Iteration Asymptotic Method. In: Pietraszkiewicz W., Szymczak C. (eds.) Shell Structures: Theory and Application. London: Taylor & Francis Group; 2006. P. 191–198.
  19. Kolmogorov A.N., Fomin S.V. Elements of the Theory of Functions and Functional Analysis. Mineola, N.Y.: Dover Publ.; 1999. Available from: https://archive.org/details/elementsoftheory0000kolm_l7l2/page/140/mode/2up (accessed: 12.02.2023).
  20. Zveryayev E.M. A consistent theory of thin elastic shells. Journal of Applied Mathematics and Mechanics. April 2017;80(5):409‒420. https://doi.org/10.1016/j.jappmathmech
  21. Zveriaev E.M., Olekhova L.V. Reduction 3D equations of composite plate to 2D equations on base of mapping contraction principle. Keldysh institute preprints. 2014;95:1‒29. (In Russ.) Available from: https://www.mathnet.ru/php/Ёarchive.phtml?wshow=paper&jrnid=ipmp&paperid=1947&option_lang=rus (accessed: 12.02.2023).
  22. Zveryayev E.M., Makarov G.I. A general method for constructing Timoshenko-type theories. Journal of Applied Mathematics and Mechanics. 2008;72(2):197‒207. https://doi.org/10.1016/j.jappmathmech.2008.04.004
  23. Zveryaev E.M. Saint-Venant–Picard–Banach method for integrating thin-walled systems equations of the theory of elasticity. Mechanics of Solids. 2020;55(7):1042‒1050. https://doi.org/10.3103/S0025654420070225

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).