Устойчивость и начальное закритическое поведение трехслойных ортотропных цилиндрических оболочек с однонаправленно упругим заполнителем

Abstract

Трехслойные оболочки – особый вид оболочек с неоднородной структурой, средний слой которых существенно отличается от внешних не только толщиной, но и механическими свойствами. В статье исследуется устойчивость трехслойных оболочек со средним слоем пружинного типа. Внешние слои могут иметь различные размеры, а также быть изготовлены из материалов с различными механическими свойствами, в том числе – из композитов. Влияние пружинного заполнителя на критические загрузки бифуркации и характер начального закритического поведения трехслойных оболочек является предметом изучения данной работы.

Одержано розв'язок задачі про стійкість і початкову закритичну поведінку циліндричних оболонок із композитів із однією площиною симетрії, який базується на рівняннях нелінійної теорії анізотропних оболонок Донелла - Муштарі - Власова та теорії випучування та закритичної поведінки Койтера. Наведено результати розрахунків для боропластикових оболонок із різними варіантами армування у разі зовнішнього тиску. Показано, що загальноприйнята модель композита як ортотропного матеріалу для багатьох варіантів армування є помилковою.Наведено аналітичний розв'язок задачі стійкості та початкової закритичної поведінки циліндричної оболонки із анізотропного матеріалу з однією площиною пружної симетрії, навантаженої по краях крутними моментами.

A solution of the problem of stability and initial post-buckling behavior of the three-layer shells with a lightweight filler that is elastic only in the transverse direction is obtained. The resolving system of nonlinear equations is derived taking into account the discreteness of the structure, which allows the independent deformation of the inner and outer layers. To solve this system, the Koiter – Budiansky asymptotic method is used. An analysis is performed for the structures consisting of two cylindrical carbon-fiber shells which interact by means of a spring filler. It is shown that at axial compression by the same forces, the value of critical structure load lies in the interval between the critical loads of the separately taken inner and outer shells. In the initial post-buckling state, the buckling mode may be different. The increasу of the filler rigidity is advisable up to the certain level.