Розроблено аналітично-числову методику визначення просторового напружено-деформованого стану товстих неоднорідних вісесиметричних сферичних оболонок. З застосуванням узагальненого методу скінченних інтегральних перетворень досліджено питання зниження вимірності вихідних задач теорії пружності неоднорідного тіла для сферичних оболонок. Редуковані одновимірні задачі теорії пружності числово розв'язано за допомогою методу дискретної ортогоналізації С.К.Годунова. Алгоритм дискретної ортогоналізації реалізовано у межах програмного комплексу "Інтеграл". Достовірність розв'язків аналітично-числової методики доведено шляхом порівняння їх з результатами експериментальних досліджень, а також з результатами, одержаними за використання методу скінченних елементів. Розв'язано практичні задачі про моделювання механіки зміцнення сферичного меніска, про вплив додаткових стискувальних напружень на міцність меніска, напружено-деформований стан оболонки з несиметричним навантаженням.

  Скачати повний текст

Вперше розв'язано задачу щодо розміщення жорсткого дископодібного включення у пружному шарі паралельно його межовим площинам для випадків симетричного та довільного (але паралельно до межових площин шару) розташування площини зміщення включення між межовими площинами шару. Розглянуто задачі, коли одну з межових площин шару віддалено на нескінченість, а також щодо граничної умови "прилипання" матеріалу шару до його жорстких межовій площин. Для стоксівського аналогу задач розв'язано задачі щодо руху диску у півпросторі, який заповнено в'язкою рідиною, паралельно його стінці та рух диску в шарі в'язкої ріднини у площині, яка розташована від його межових поверхонь на довільній відстані. Вперше для задач із дископодібним включенням одержано асимптотики поведінки переміщень на великій відстані та напружень (і тиску для стоксівського аналогу) під час підходу до краю диску. Досліджено та одержано геометричне місце точок стагнації матеріалу у випадку зміщення включення для задач щодо пружного шару. Проаналізовано поведінку головного вектора сил і головного моменту сил, що діють на включення у випадку його зміщення в шарі. Одержано розв'язок задачі дії зосередженої сили в пружному шарі паралельно його межовим площинам, а також аналогічної задачі щодо стокслет у шарі в'язкої рідини. Винайдено новий прийом розв'язку складної системи парних інтегральних рівнянь, який призводить до найпростіших остаточних виразів фізичних величин, а також найпростішого вигляду нестримуваних інтегральних рівнянь Фредгольма другого роду та алгебраичних рівнянь.

  Скачати повний текст

Вивчено напружено-деформований стан однорідних і кусково-однорідних ізотропних гіперпружних тіл обертання у разі великих деформацій. Розвинуто методику, розроблено алгоритм і програму числового разв'язання фізично та геометрично нелінійних задач в вісесиметричній (зі скрутом і без нього) постановці на підставі методу скінченних елементів (МСЕ), що реалізує варіаційний принцип можливих переміщень у прирощеннях. Побудовано й обгрунтовано новий вид потенціалу для майже нестисливого трансверсально-ізотропного гіперпружного матеріалу. Показано, що вірогідність одержаних результатів підтверджено збігом числових і точних розв'язків лінійних і нелінійних задач деформування товстостінного циліндра та полої сфери під дією внутрішнього тиску. Побудовано математичну модель лівого шлуночка серця як майже нестисливий кусково-однорідний трансверсально-ізотропний гіперпружний складений товстостінний еліпсоїд за урахування неоднорідної трансверсальної ізотропії матеріалу стінки. Досліджено вплив ступеня анізотропії, проаналізовано напружено-деформований стан (НДС) і внутрішньопорожнинний об'єм моделі за наявності жорстких включень залежно до їх розташування та розмірів, а також геометричних і механічних параметрів стінки. Вивчено НДС ряду гумово-технічних конструкцій (броньований шланг, різні види гумових опор і амортизаторів з обмеженням радіальних переміщень гумових блоків).

  Скачати повний текст

Одержано точні аналітичні розв'язки задач нелінійного деформування гнучких довгих пологих циліндричних оболонок сталої товщини та змінної кривизни під дією нерівномірного поверхневого навантаження під час жорсткого та шарнірного закріплення поздовжніх країв, у разі дії на них згинальних моментів і за одночасної дії рівномірного нормального поверхневого навантаження та згинальних моментів, прикладених на краях оболонки. Для оболонок даного типу за даних умов закріплення та навантаження визначено критичні значення навантаження, що відповідають втраті стійкості з переходом у несуміжне положення рівноваги за рахунок хлопка.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Розроблено ефективний підхід до розв'язання класу задач про напружений стан некругових порожнистих неоднорідних циліндрів під дією поверхневого навантаження на бокових поверхнях за певних умов на торцях, що описується системою диференціальних рівнянь у частинних похідних, який базується на сумісному використанні відокремлення змінних, дискретних рядів Фур'є та чисельного методу дискретної ортогоналізації. На основі даного підходу проведено розрахунки задач про напружений стан некругових (еліптичних і гофрованих у поперечному перерізі) порожнистих циліндрів за певних умов на торцях залежно від форми поперечного перерізу, виду прикладеного навантаження з урахуванням неоднорідності за товщиною.

  Скачати повний текст

Розроблено математичну модель динамічної взаємодії кругової циліндричної оболонки з приєднаним до одного і її торців абсолютно твердого тіла, що має дві взаємно перпендикулярні площини симетрії, та запропоновано наближений метод побудови розв'язків відповідних спектральних задач з параметром у рівняннях і межових умовах, які описують вільні поздовжні та поперечні коливання даної системи. У припущенні, що поперечні перерізи оболонки лишаються плоскими та перпендикулярними до її осі, сформульовано спрощену постановку задачі, яка дозволяє знайти її точні розв'язки. Наведено детальний аналіз частот і форм власних коливань, а також встановлено межі застосування спрощеної моделі системи. Запропоновано варіаційний метод побудови наближених розв'язків задач про вільні осесиметричні та неосесиметричні коливання циліндричної оболонки, до торців якої жорстко приєднані дві пружні балки. На базі методу початкових параметрів Коші наведено розв'язок даної задачі у спрощеній її постановці, коли циліндрична вставка замінена еквівалентною балкою з постійними пружно-масовими характеристиками. У межах строгої та спрощеної постановок задач проведено дослідження поведінки частот і форм власних поздовжніх і поперечних коливань пружної системи залежно від товщини, довжини та місця розташування оболонки у системі. Показано, що для ряду випадків врахування оболонкових ефектів циліндричної вставки призводить до істотної різниці у частотах і формах коливань у порівнянні зі спрощеною постановкою задачі.

  Скачати повний текст

Розв'язано задачу про власні коливання циліндричної оболонки, підкріпленої дискретно розташованими ребрами жорсткості з урахуванням способу з'єднання ребер з обшивкою, а саме: суцільного жорсткого, суцільного податливого, або дискретного жорсткого з'єднання. Розглянуто малі коливання. Матеріал оболонки та ребер підпорядковується закону Гука. Задачу розв'язано з використанням методу скінченних елементів. Для обшивки та ребер жорсткості побудовано плоский скінченний елемент з шістьма ступенями свободи у вузлі, якому притаманні висока стійкість до зсувного запирання, покращена збіжність та низька чутливість до викривлення скінченно-елементної сітки. Таким чином, у скінченно-елементному поданні оболонка складається з набору пластинок. Ребра розглянуто як пластини. Для забезпечення умов жорсткого з'єднання ребер і обшивки у дискретних точках, або їх суцільного податливого з'єднання, реалізовано скінченний елемент зв'язку, побудований на базі методу штрафних функцій. Показано, що спосіб з'єднання ребер з обшивкою значно впливає на форми власних коливань оболонки. Завдяки використанню розробленої методики виявлено форми коливань, які раніше аналітично не визначалися.

  Скачати повний текст

Удосконалено аналітико-числовий метод визначення напруженого стану та межової рівноваги пружних і пружно-пластичних неоднорідних оболонок обертання з наскрізними та поверхневими тріщинами з використанням аналога <$Edelta sub c>-моделі у теорії тонких оболонок та апарату узагальнених функцій. Розкрито сутність даного методу, яка полягає у зведенні відповідних ключових рівнянь до систем сингулярних інтеграційних рівнянь (СІР) щодо похідних стрибків переміщень і кутів повороту на лініях тріщин і поверхнях поділу. З використанням запропонованого методу розв'язано нові задачі про напружений стан неоднорідних (складених, за товщиною) циліндричних і сферичних оболонок з тріщинами (наскрізними, внутрішніми та поверхневими) за пружного та пружно-пластичного деформування. Одержані системи СІР розв'язано методами механічних квадратур та межових елементів у поєднанні з умовами пластичності й обмеженості зусиль і моментів біля вершин тріщин. Досліджено вплив межових умов, геометричних і механічних характеристик оболонок на їх межову рівновагу.

  Скачати повний текст

Розроблено методику зведення пружно-пластичних задач про напружено-деформований стан і граничну рівновагу ортотропних циліндричних оболонок з тріщинами до систем нелінійних сингулярних інтегральних рівнянь, яка грунтується на рівняннях теорії оболонок типу Тимошенка, аналізі моделі Леонова - Панасюка - Дагдейла та методі дисторсій у теорії тонких оболонок з тріщинами. Отримано системи сингулярних інтегральних рівнянь з невідомими границями інтегрування та розривними правими частинами, що містять невідомі зусилля та моменти, які задовольняють умови пластичності тонких оболонок. Побудовано алгоритм числового розв'язування отриманих рівнянь. Проаналізовано вплив навантаження, параметрів ортотропії, взаємодії тріщин, пружного середовища, розподілу залишкових деформацій на граничну рівновагу ортотропних і трансверсально-ізотропних оболонок з наскрізними та поверхневими тріщинами.

  Скачати повний текст

Наведено результати досліджень, виконаних з використанням високоякісних сталевих зразків і спрямованих на уточнення та розширення уявлень про механізм випинання та фактори, що відіграють вирішальну роль у визначенні критичного стану реальних пружних гладких (ГО) та поздовжньо підкріплених (ПО) кругових циліндричних оболонок у разі статичного стискування. Для ГО вивчено ефекти, пов'язані з локальністю початку хвилеутворення за умов випинання. Виявлено можливі типи процесу втрати стійкості та види їх пускових механізмів. Запропоновано інтегральну класифікацію поздовжньо стиснутих реальних ГО за якістю. Встановлено особливості докритичного деформування та їх вплив на випинання поздовжньо стиснутих ПО, підкріплених тонкостінними ребрами великої згинної жорсткості. Вивчено вплив на деформування та критичні навантаження найбільш важливих конструктивних факторів ПО: геометрії оболонки, умов закріплення країв, знака екцентриситету підкріплення, числа та жорсткості ребер, а також внутрішнього тиску. Надано експериментальні оцінки застосованості існуючих теорій і методів до розрахунку стійкості реальних ГО та ПО, а також запропоновано нові розрахункові моделі випинання ГО, що грунтуються на аналізі локальних закритичних форм і дозволяють враховувати локалізовані збурювання зовнішньої та внутрішньої природи. Розроблено рекомендації щодо уточнення теорії стійкості ГО та ПО, а також визначення небезпечних навантажень і призначення запасів стійкості ГО.Отримано нові експериментальні дані про критичні навантаження, форми випинання, характер до- та закритичного деформувань ГО та ПО за наявності різних збурювань і конструктивних особливостей оболонок.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

В дисертації розвинуто чисельно-аналітичний метод моделювання і дослідження механічних деформаційних процесів в умовах нестаціонарного навантаження. Нелінійна задача пружно-пластичного деформування оболонки вирішується за допомогою покрокового методу пружних рішень в варіанті методу фіктивних навнтажень. Використання аналітичних перетворень Лапласа, розподілу змінних і розкладу цих функцій переміщень в ряд по базисним функціям дозволяє значно спростити обчислення і прискорити процес отримання розв'язку. Фізичний закон деформування sigma - epsilon (діаграма напруги-деформації) апроксимується полінійною або білінійною залежністю. Враховується деформаційне, швидкісне і кінематичне зміцнення матеріалу.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено питанням динаміки системи оболонка - рідина. Розроблено високоточний ефективний підхід для дослідження основних характеристик власних коливань оболонок з рідиною, який грунтується на методі голографічної інтерферометрії. На його основі отримано докладні дані про амплітудно-частотні характеристики власних коливань консольно закріплених оболонок, часково і повністю заповнених рідиною. Виявлені ефекти впливу рідини на форми, частоти і амплітуди власних коливань. Реалізований в роботі підхід має широкі можливості для дослідження динамічних характеристик оболонок різної форми і структури з рідиною при різноманітних граничних умовах і може бути використаний для оцінки допущень побудованих теоретичних моделей та оцінки точності чисельно аналітичних методів розв'язання відповідних класів задач.

  Скачати повний текст

Одержано нові результати експериментальних досліджень деформування циліндричних оболонок різної товщини під дією контактного ударного навантаження ударниками різної маси з різними швидкостями, які відображають розподіл деформацій у подовжньому й окружному напрямах в зоні удару. Визначено новий аналітичний розв'язок задачі поведінки циліндричної оболонки під дією локального ударного навантаження, який відрізняється використанням моделі оболонок типу С. П. Тимошенка, що враховує вплив сил зсуву й інерції повороту, а також врахуванням нерівномірного розподілу навантаження в області контакту. Розроблено експериментально-розрахунковий метод для визначення динамічних деформацій циліндричних оболонок під дією локального контактного навантаження на основі використання результатів теоретичних та експериментальних досліджень.

  Скачати повний текст

Проведено розробку та реалізацію числового підходу для аналізу динамічної поведінки дискретно підкріплених оболонок обертання. Одержано аналітичний розв'язок про розповсюдження гармонічних хвиль. Визначено, що числовий розв'язок зв'язаних задач про взаємодію циліндричних і сферичних оболонок з нелінійним трикомпонентним фунтом, проведений методом Мак-Кормака використовується для оцінки параметрів пружної основи. Розв'язано задачі вісиметричних коливань дискретно підкріплених циліндричних і сферичних оболонок на одно- та двопараметричній пружній основі. Проведено аналіз впливу властивостей навколишнього пружного середовища та дискретності розташування підкріплювальних ребер на механічні ефекти в неоднорідних оболонкових елементах конструкцій.

  Скачати повний текст

Побудовано та проаналізовано закритичні розв'язки нелінійних крайових задач, що описують поведінку циліндричних оболонок за дії осьового стиску та зовнішнього тиску. Запропоновано варіаційний метод ітеративного відокремлення змінних, що дозволяє за використання методу продовження за параметром будувати закритичні розв'язки та фіксувати особливі точки загального виду. Наведено методику аналізу особливих точок, що дозволяє установити порядок виродженості в особливій точці. З застосуванням запропонованого методу у межах широкомасштабного обчислювального експерименту з'ясовано структуру розгалуження нелінійних крайових задач, що описують деформування циліндричної оболонки для випадків зовнішнього тиску й осьового стиску, визначено області існування за параметром навантаження й нормою прогину різних закритичних форм деформацій.

  Скачати повний текст

Доведено апроксимаційні теореми щодо дискретних лінійної та квадратичної спектральних задач стійкості пологих оболонок та задачі на власні значення гармонічних коливань пологих оболонок. Встановлено порядок швидкості збіжності власних значень і власних векторів лінійної спектральної задачі та квадратичної спектральної задачі стійкості пологих оболонок, а також порядок швидкості збіжності власних значень і власних векторів спектральної задачі гармонічних коливань пологих оболонок. Проведено числові розрахунки модельних задач, аналіз яких підтверджує теоретичні висновки.

  Скачати повний текст

Розроблено методи розрахунку частот і приєднаних мас ідеальної рідини в рухомій порожнині у формі прямокутного паралелепіпеда, яка містить конструктивні пристрої у вигляді жорстких і пружних ребер-перегородок. З використанням модифікованого методу спряження розв'язків основні граничні задачі гідродинаміки зведено до алгебричних систем невеликої розмірності. Ефективність запропонованої обчислювальної схеми зумовлена врахуванням диференціальних властивостей хвильових функцій та потенціалів Стокса - Жуковського на вільних кінцях перегородок. Встановлено межі застосування методу збурень з урахуванням впливу жорстких ребер малої відносної ширини на динамічні характеристики рідини. Побудовано математичну модель плоскопаралельного руху твердого тіла з порожниною у формі прямокутного паралелепіпеда, яка містить пружні поздовжні перегородки. Досліджено вільні антисиметричні коливання рідини в розглядуваній порожнині та знайдено параметри системи, за яких можливе збільшення гасіння коливань рідини на відміну від гасіння у порожнині з жорсткими перегородками. Побудовано математичну модель вимушених коливань гідропружної системи за умов нестаціонарного руху порожнини (перша задача динаміки системи тіло - рідина) та встановлено, що у випадку вимушених поступальних гармонійних коливань порожнини в горизонтальній площині пружні перегородки можуть виступати як динамічний гасник антисиметричних хвильових рухів рідини за її основного тону. Побудовано математичну модель рухів твердого тіла з розглядуваною порожниною, коли задано систему сил і моментів (друга задача динаміки).

  Скачати повний текст