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 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».