Comparative Analysis and Unified Derivation of Reissner’s Equations For 2D Bending of Thick Plates and Timoshenko’s Equations for Bending of Beams

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Currently, calculations of flexural deformations of lithospheric plates are carried out on the basis of Kirchhoff’s theory of bending of thin plates formulated about 170 years ago. The paper examines the possibility of refining these calculations based on the theory of bending of thick plates by Timoshenko and Reissner. A new unified derivation is presented of the Timoshenko equations for 2D bending of beams and the Reissner equations for bending of slabs by direct transformation of the general elasticity equations with a simple approximate replacement of power cubic functions with effective linear ones. This derivation offers a simpler and more detailed understanding of the difference between the equations and the meaning of the simplifications made in these theories. By comparing the analytical solutions of the Timoshenko and Reissner equations with the existing test analytical solutions of the exact elasticity equations, quantitative estimates of the accuracy of these theories are presented.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. P. Trubitsyn

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: vtrubi@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

A. P. Trubitsyn

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Email: vtrubi@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Васильев В.В. Классическая теория пластин история и современный анализ // Механика твердого тела. 1988. № 3. C. 46–58.
  2. Доннелл Л.Г. Балки, пластины, оболочки. М.: Наука. 1982. 567 с.
  3. Корчинский И.Л., Бородин Л.А., Гроссман А.Б., Преображенский В.С., Ржевский В.А., Ципенюк И.Ф., Шепелев В.Ф. Сейсмостойкое строительство зданий. М.: Высшая школа. 1971. 320 с.
  4. Сухотерин М.В., Барышников С.О., Кныш Т.П. Напряженно-деформированное состояние защемленной прямоугольной пластины Рейсснера // Инженерно-строительный журнал. 2017. № 8(76). С. 225–240.
  5. Теркот Д., Шуберт Дж. Геодинамика. М.: Мир. 1985. 360 с.
  6. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости, М.: Наука. 1975. 550 с.
  7. Тимошенко С.П., Войновский-Кригер С. Пластины и оболочки. М.: Наука, Физматгиз. 1966. 636 с.
  8. Трубицын В.П., Трубицын А.П. Деформации упругого изгиба в океанических литосферных плитах // Докл. РАН. 2022. Т. 504. № 1. С. 60–64.
  9. Трубицын А.П, Трубицын В.П. Поправки к теории упругого изгиба тонких плит для 2D-моделей в приближении Рейсснера // Физика Земли. 2023. № 4. С. 3–15.
  10. Challamel N., Elishakoff Is. A brief history of first-order shear-deformable beam and plate models // Mechanics Research Communications. Elsevier. 2019. V. 102. P. 103389.
  11. Elishakoff I. Who developed the so-called Timoshenko beam theory? // Mathematics and Mechanics of Solids. 2020. V. 25. 97–116. doi: 10.1177/1081286519856931
  12. Kaneko T. On Timoshenko’s correction for shear in vibrating beams // J. of Physics D: Appl. Phys. 1975. V. 8. P. 1927–1936.
  13. Reissner E. The effect of transverse shear deformation on the bending of elastic plates // J. of Applied Mechanics. 1945. № 1(12). P. 69–77.
  14. Szilard R. Theories and Applications of Plate Analysis: Classical, Numerical and Engineering Methods. John Wiley & Sons, Inc. 2004. 1024 p.
  15. Timoshenko S.P. About transverse vibrations of rods of uniform cross-section // Phil. Mag. 1922. V. 43. P. 125–131.
  16. Timoshenko S.P. On the correction factor for shear of the differential equation for transverse vibrations of bars of uniform cross-section // Philosophical Magazine. 1921. V. 44. P. 744–752.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Bending of a freely supported beam whose ends are fixed vertically but can move freely horizontally and rotate. The beam length is L = 2l, thickness h = 2c.

Download (86KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».