Вплив податливості до трансверсальних зсуву та стиснення на власні частоти видовженої циліндричної панелі

Розглянуто співвідношення уточненої теорії динамічного деформування циліндричних оболонок, яка враховує явно податливість матеріалу до трансверсального зсуву та неявно - до стиснення. На цій підставі одержано систему розв'язувальних рівнянь, яка описує малі вільні коливання видовжених циліндрич...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Date:2008
Main Author: Пакош, В.С.
Format: Article
Language:Ukrainian
Published: Інститут прикладних проблем механіки і математики ім. Я.С. Підстригача НАН України 2008
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7680
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Вплив податливості до трансверсальних зсуву та стиснення на власні частоти видовженої циліндричної панелі / В.С. Пакош // Приклад. пробл. механіки і математики. — 2008. — Вип. 6. — С. 171-174. — Бібліогр.: 6 назв. — укp.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1860083237288673280
author Пакош, В.С.
author_facet Пакош, В.С.
citation_txt Вплив податливості до трансверсальних зсуву та стиснення на власні частоти видовженої циліндричної панелі / В.С. Пакош // Приклад. пробл. механіки і математики. — 2008. — Вип. 6. — С. 171-174. — Бібліогр.: 6 назв. — укp.
collection DSpace DC
description Розглянуто співвідношення уточненої теорії динамічного деформування циліндричних оболонок, яка враховує явно податливість матеріалу до трансверсального зсуву та неявно - до стиснення. На цій підставі одержано систему розв'язувальних рівнянь, яка описує малі вільні коливання видовжених циліндричних панелей. Знайдено аналітичний вираз для спектра власних частот і досліджено вплив параметрів зсуву та стиснення на їх значення. Рассмотрены соотношения уточненной теории динамического деформирования цилиндрических оболочек, которая учитывает явно податливость материала трансверсальным сдвигу и неявно – сжатию. На этом основании получена система разрешающих уравнений, которая описывает малые свободные колебания удлиненных цилиндрических панелей. Найдено аналитическое выражение для спектра собственных частот и исследовано влияние параметров сдвига и сжатия на их значения. The relation of refined theory for dynamic strain of cylindrical shells, considering explicitly the material pliability to transversal shear and implicitly – to compression, is examined. On this basis a system of equations solved describing small free vibrations of elongated cylindrical panels is obtained. Analytical expression for spectrum of fundamental frequencies is found and the influence of shear and compression parameters on their values is studied.
first_indexed 2025-12-07T17:17:52Z
format Article
fulltext ISSN 1810-3022. Ïðèêë. ïðîáëåìè ìåõ. ³ ìàò. – 2008. – Âèï. 6. – Ñ. 171–174. ÓÄÊ 539.3 В. С. Пакош ВПЛИВ ПОДАТЛИВОСТІ ДО ТРАНСВЕРСАЛЬНИХ ЗСУВУ ТА СТИСНЕННЯ НА ВЛАСНІ ЧАСТОТИ ВИДОВЖЕНОЇ ЦИЛІНДРИЧНОЇ ПАНЕЛІ Ðîçãëÿíóòî ñï³ââ³äíîøåííÿ óòî÷íåíî¿ òåî𳿠äèíàì³÷íîãî äåôîðìóâàííÿ öè- ë³íäðè÷íèõ îáîëîíîê, ÿêà âðàõîâóº ÿâíî ïîäàòëèâ³ñòü ìàòåð³àëó äî òðàíñ- âåðñàëüíîãî çñóâó òà íåÿâíî – äî ñòèñíåííÿ. Íà ö³é îñíîâ³ îòðèìàíî ñèñòå- ìó ðîçâ’ÿçóâàëüíèõ ð³âíÿíü, ÿêà îïèñóº ìàë³ â³ëüí³ êîëèâàííÿ âèäîâæåíèõ öèë³íäðè÷íèõ ïàíåëåé. Çíàéäåíî àíàë³òè÷íèé âèðàç äëÿ ñïåêòðà âëàñíèõ ÷àñòîò ³ äîñë³äæåíî âïëèâ ïàðàìåòð³â çñóâó òà ñòèñíåííÿ íà ¿õ çíà÷åííÿ. Êîìïîçèòí³ öèë³íäðè÷í³ ïàíåë³ çíàõîäÿòü øèðîêå çàñòîñóâàííÿ â êîí- ñòðóêö³ÿõ ³ òåõí³÷íèõ çàñîáàõ ð³çíîìàí³òíîãî ö³ëüîâîãî ïðèçíà÷åííÿ [1]. Íàéá³ëüø õàðàêòåðíîþ îñîáëèâ³ñòþ äåôîðìóâàííÿ òîíêîñò³ííèõ îáîëîíîê ³ç êîìïîçèò³â ïîðÿä ³ç àí³çîòðîﳺþ ïðóæíèõ âëàñòèâîñòåé º ïîäàòëèâ³ñòü äî òðàíñâåðñàëüíèõ çñóâó òà ñòèñíåííÿ [2, 3, 4]. Íàÿâí³ â ë³òåðàòóð³ äîñë³ä- æåííÿ ïðîâîäèëèñü àáî ³ç çàñòîñóâàííÿì ÷èñëîâèõ ìåòîä³â [5], àáî ëèøå ç óðàõóâàííÿì ïîäàòëèâîñò³ äî òðàíñâåðñàëüíîãî çñóâó [6]. Ïðîïîíîâàíà æ ðîáîòà ïðèñâÿ÷åíà ïîáóäîâ³ àíàë³òè÷íîãî ðîçâ’ÿçêó çàäà÷³ ïðî ìàë³ ïîïå- ðå÷í³ âëàñí³ êîëèâàííÿ âèäîâæåíî¿ êîìïîçèò- íî¿ öèë³íäðè÷íî¿ ïàíåë³. Ïîñòàíîâêà çàäà÷³. Ðîçãëÿíåìî âèäîâæå- íó êîìïîçèòíó öèë³íäðè÷íó ïàíåëü òîâùèíè 2h ç ðàä³óñîì ñåðåäèííî¿ ïîâåðõí³ R ³ êóòîì ðîçõèëó 02ϕ (ðèñ. 1). Äèíàì³÷íèé íàïðóæåíî- äåôîðìîâàíèé ñòàí âêàçàíîãî òîíêîñò³ííîãî åëåìåíòà çà â³äñóòíîñò³ ìàñîâèõ òà ïîâåðõíå- âèõ çóñèëü îïèñóºòüñÿ ñï³ââ³äíîøåííÿìè, ùî âêëþ÷àþòü [3] – ð³âíÿííÿ ðóõó (ð³âíîâàãè): 2 2 1 2N uQ h y R t ∂ ∂+ = ρ ∂ ∂ , 2 2 1 2 Q wN h y R t ∂ ∂− = ρ ∂ ∂ , 2 3 2 2 3 M Q h y t ∂ γ∂ − = ρ ∂ ∂ , (1) – ñï³ââ³äíîøåííÿ ïðóæíîñò³: 0 1N B= ε , 1 1M D= ε , 0 13Q = Λ ε , (2) – äåôîðìàö³éí³ ñï³ââ³äíîøåííÿ: 0 1 u w y R ∂ε = + ∂ , 1 1 y ∂γε = ∂ , 0 13 w u y R ∂ε = γ + − ∂ . (3) Ó ð³âíîñòÿõ (1)–(3) ïðèéíÿòî ïîçíà÷åííÿ: y R= ϕ , ϕ – êóòîâà êîîðäè- íàòà íà ñåðåäèíí³é ïîâåðõí³ ïàíåë³; N – ðîçòÿãóâàëüíå (ñòèñêóâàëüíå) çó- ñèëëÿ âçäîâæ êóòîâî¿ êîîðäèíàòè; M – çãèííèé ìîìåíò; Q – ïåðåð³çó- âàëüíå çóñèëëÿ; u – ïåðåì³ùåííÿ òî÷îê ñåðåäèííî¿ ïîâåðõí³ âçäîâæ òàí- ãåíö³àëüíî¿ êîîðäèíàòè y (ðèñ. 1); γ – êóò ïîâîðîòó íîðìàëüíîãî äî ñåðå- äèííî¿ ïîâåðõí³ åëåìåíòà ïåðåä äåôîðìóâàííÿì; w – ïåðåì³ùåííÿ òî÷îê ñåðåäèííî¿ ïîâåðõí³ âçäîâæ ðàä³àëüíî¿ êîîðäèíàòè; 22 1 / 1( ) ( )B Eh= + α − ν – óçàãàëüíåíà æîðñòê³ñòü ïàíåë³ íà ðîçòÿã; 2 /3D h B= – óçàãàëüíåíà çãèí- Рис. 1 172 В. С. Пакош íà æîðñòê³ñòü ïàíåë³; 2k hG′ ′Λ = – çñóâíà æîðñòê³ñòü ïàíåë³; α = 21 1 2 E E ′+ ν ν= ′ ′− ν − νν ( )( ) ; ,E ν – ìîäóëü Þíãà òà êîåô³ö³ºíò Ïóàññîíà â ñåðåäèíí³é òà åêâ³äèñòàíòíèõ äî íå¿ ïîâåðõíÿõ; ,E′ ′ν – ò³ æ âåëè÷èíè â ïëîùèíàõ, ïåðïåíäèêóëÿðíèõ äî ñåðåäèííî¿ ïîâåðõí³; G′ – òðàíñâåðñàëüíèé ìîäóëü çñóâó; ρ – ãóñòèíà ìàòåð³àëó ïàíåë³; 14/15k′ = . Ãðàíè÷í³ óìîâè íà âèäîâæåíèõ òîðöÿõ ïàíåë³ 0 0y b R= ± = ± ϕ ó âèïàä- êó ¿õ øàðí³ðíîãî çàêð³ïëåííÿ íà íèæí³é ëèöåâ³é ïîâåðõí³ (ðèñ. 1) ìàþòü âèãëÿä 0 0N b± =( ) , 0 0M b± =( ) , 0 0w b± =( ) . (4) гâíÿííÿ (1) ðàçîì ³ç ñï³ââ³äíîøåííÿìè (2), (3) ³ ãðàíè÷íèìè óìîâàìè (4) ñêëàäàþòü ìàòåìàòè÷íó ìîäåëü, ùî îïèñóº ïðîöåñ ìàëèõ â³ëüíèõ êîëè- âàíü ðîçãëÿíóòî¿ âèäîâæåíî¿ öèë³íäðè÷íî¿ ïàíåë³. Ïîäàòëèâ³ñòü ìàòåð³àëó ïàíåë³ äî ïîïåðå÷íîãî ñòèñíåííÿ â ö³é ìîäåë³ âðàõîâóºòüñÿ íàÿâí³ñòþ ó âè- ðàçàõ äëÿ æîðñòê³ñíèõ õàðàêòåðèñòèê êîåô³ö³ºíòà α , ùî çàëåæèòü â³ä òðàíñâåðñàëüíèõ ïðóæíèõ ñòàëèõ E′ òà ′ν . 2. Ïîáóäîâà ðîçâ’ÿçêó çàäà÷³. Ïî÷åðãîâà ï³äñòàíîâêà (3) → (2) → (1) òà íåõòóâàííÿ ³íåðö³ºþ ïîâîðîòó γ [4] ïðèâîäèòü äî ñèñòåìè ð³âíÿíü ðóõó â óçàãàëüíåíèõ ïåðåì³ùåííÿõ 2w uB u w hu R R R ′ Λ   ′′ ′+ + γ + − = ρ         , (5) 2u B ww u w R R R ′   ′ ′′ ′Λ γ + − − + = ρ         , (6) 0uD w R  ′′ ′γ − Λ γ + − =    . (7) Тут і надалі штрихом позначено похідну за y , а крапкою – за t . З рівняння (7) отримуємо вираз для тангенціального переміщення u : 2 u R w ′′γ ′= γ + −   æ , (8) де 2 /D= Λæ . Підстановка рівності (8) у рівняння (5) і (6) дозволяє отримати систему розв’язувальних рівнянь задачі про малі власні коливання розглянутої па- нелі: 2 2 2 2 1 1 3 2 II IV II w R c h γ γ + γ = − γ −     æ , 2 2 2 2 2 2 1 1 6 1 3 IV II IV II II IIIw w RR h c h γ γ   γ − γ − γ − + + = − γ          æ æ . (9) У рівняннях (9) 1 2 /c h B= ρ – швидкість поширення хвиль уздовж кільцевої координати. Для задоволення двох останніх граничних умов з (4) розв’язок системи рівнянь (9) шукаємо у вигляді 0 cos i t n n n w w y e ∞ ω =  = λ   ∑ , 0 sin i t n n n y e ∞ ω =  γ = γ λ   ∑ , (10) де n n k R λ = , 0 2 1 2n nk + π= ϕ , ω – шукана частота коливань. Вплив податливості до трансверсальних зсуву та стиснення на власні частоти … 173 Îñê³ëüêè ç óðàõóâàííÿì âèðàçó äëÿ N òà ð³âíîñò³ (8) ìàºìî 2 wN B R w R ′′′γ   ′ ′′= γ + − +     æ , то перша рівність із (4) задовольняється автоматично. Для інших типів гра- ничних умов необхідно використовувати більш складні розклади для функ- цій w та γ за координатою y , як і у випадку задач про мале поперечне деформування. Після підстановки (10) в (9) та прирівнювання до нуля визначника для кожної незалежної підсистеми для визначення величини 1/n n cµ = ω отри- маємо біквадратне рівняння 2 2 2 2 2 2 2 4 2 2 2 2 2 4 2 2 2 1 11 11 0 3 31 1 n n n n n n n n k k k k R k R k− − + ε ε − µ − + µ + =  + ε ⋅ + ε ⋅ ( ) æ æ . Тут 2 2 2h=æ æ . Звідси для спектра безрозмірних частот / 0 1 2, , , ,n nh E nω = ω ρ =  , отримуємо вираз 21 n n a ω = ε − ν , (11) де 2 2 2 2 4 21 1 1 1 2 ( ) ( )n n n n n n k a k +  = + α + η + + α + η + + α η   , 2 1 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 3 1 n n n n n Ek k G k −β η = ε + β = ε  ′ ′+ α δ , , 2 23 1( )δ = − ν , 2 2 4 2 1 1 12 6 1 1n n n n k k k k −    = − − ⋅ +        . 3. Аналіз числових результатів та висновки. За формулою (11) прове- дено визначення спектра безрозмірних частот власних коливань видовже- ної циліндричної панелі з кутом розхилу 02 /2ϕ = π . На рис. 2 і рис. 3 (від- повідно при / 0E E′ = і / 1E E′ = ) наведено залежності безрозмірних частот nω для 0 1 2, ,n = . Для всіх цих випадків розрахунки проводились при / 0 1.h R = та 0 375.ν = . 0.2414 0.2416 0.2418 0.2420 0 20 40 60 80E/G′ a) ωn n = 0 0.656 0.657 0.658 0.659 0 20 40 60 80E/G′ á) ωn n = 1 1.084 1.085 1.086 1.087 0 20 40 60 80E/G′ â) ωn n = 2 Рис. 2 0.3018 0.3020 0.3022 0.3024 0.3026 0 20 40 60 80E/G′ a) ωn n = 0 0.820 0.821 0.822 0.823 0 20 40 60 80E/G′ á) ωn n = 1 1.355 1.356 1.357 1.358 0 20 40 60 80E/G′ â) ωn n = 2 Рис. 3 174 В. С. Пакош ³äì³÷àºòüñÿ ï³äâèùåííÿ æîðñòêîñò³ ïàíåë³, à â³äïîâ³äíî ³ çá³ëüøåííÿ çíà÷åíü âëàñíèõ ÷àñòîò ïðè / 1E E′ = ïîð³âíÿíî ç âèïàäêîì / 0E E′ = . Çìåí- øåííÿ çñóâíî¿ æîðñòêîñò³, òîáòî çá³ëüøåííÿ ïàðàìåòðà /E G′ , íàâïàêè, ïðèâîäèòü äî çìåíøåííÿ æîðñòêîñò³ ïàíåë³ òà â³äïîâ³äíî äî çíèæåííÿ çíà- ÷åíü âëàñíèõ ÷àñòîò êîëèâàíü. У подальшому відповідні дослідження доцільно проводити для інших класів оболонок, де можна отримати аналітичні розв’язки, які становлять певний практичний інтерес і можуть бути тестовими для апробації число- вих методів. 1. Âîëüìèð À. Ñ., Êóðàíîâ Á. À., Òóðáàèâñêèé À. Ò. Ñòàòèêà è äèíàìèêà ñëîæíûõ ñòðóêòóð. – Ìîñêâà: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1989. – 248 ñ. 2. Êóáåíêî Â. Ä., Êîâàëü÷óê Ï. Ñ. Íåëèíåéíûå çàäà÷è êîëåáàíèé òîíêèõ îáîëî÷åê (îáçîð) // Ïðèêë. ìåõàíèêà. – 1998. – 34, ¹ 8. – Ñ. 3–31. 3. Ìàð÷óê Ì. Â. Íåë³í³éíå äåôîðìóâàííÿ ³ êîëèâàííÿ ïîäàòëèâèõ òðàíñâåðñàëü- íèì äåôîðìàö³ÿì çñóâó òà ñòèñíåííÿ ïëàñòèí ³ îáîëîíîê // Ìàøèíîçíàâñòâî. – 2005. – ¹ 10. – Ñ. 9–14. 4. Îñàä÷óê Â. À., Ìàð÷óê Ì. Â. Ìàòåìàòè÷íà ìîäåëü äèíàì³÷íîãî äåôîðìóâàííÿ ïîäàòëèâèõ äî çñóâó òà ñòèñêó êîìïîçèòíèõ ïëàñòèí // Ïðèêë. ïðîáëåìè ìåõà- í³êè ³ ìàòåìàòèêè. – 2005. – Âèï. 3. – Ñ. 43–50. 5. Haldar S. Free vibration of composite skewed cylindrical shell and panel by finite element method // J. Sound and Vibr. – 2008. – 311. – P. 9–19. 6. Kurpa L. V., Timchenko G. N. Studying the free vibrations of multilayer plates with a complex planform // Int. Appl. Mech. – 2006. – 42, No 1. – P. 103–109. ВЛИЯНИЕ ПОДАТЛИВОСТИ ТРАНСВЕРСАЛЬНЫМ СДВИГУ И СЖАТИЮ НА СОБСТВЕННЫЕ ЧАСТОТЫ УДЛИНЕННОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПАНЕЛИ Ðàññìîòðåíû ñîîòíîøåíèÿ óòî÷íåííîé òåîðèè äèíàìè÷åñêîãî äåôîðìèðîâàíèÿ öèëèíäðè÷åñêèõ îáîëî÷åê, êîòîðàÿ ó÷èòûâàåò ÿâíî ïîäàòëèâîñòü ìàòåðèàëà òðàíñâåðñàëüíûì ñäâèãó è íåÿâíî – ñæàòèþ. Íà ýòîì îñíîâàíèè ïîëó÷åíà ñèñòå- ìà ðàçðåøàþùèõ óðàâíåíèé, êîòîðàÿ îïèñûâàåò ìàëûå ñâîáîäíûå êîëåáàíèÿ óäëèíåííûõ öèëèíäðè÷åñêèõ ïàíåëåé. Íàéäåíî àíàëèòè÷åñêîå âûðàæåíèå äëÿ ñïåêòðà ñîáñòâåííûõ ÷àñòîò è èññëåäîâàíî âëèÿíèå ïàðàìåòðîâ ñäâèãà è ñæà- òèÿ íà èõ çíà÷åíèÿ. INFLUENCE OF TRANSVERSAL SHEAR AND COMPRESSION PLIABILITY ON FUNDAMENTAL FREQUENCY OF ELONGATED CYLINDRICAL PANEL The relation of refined theory for dynamic strain of cylindrical shells, considering ex- plicitly the material pliability to transversal shear and implicitly – to compression, is examined. On this basis a system of equations solved describing small free vibrations of elongated cylindrical panels is obtained. Analytical expression for spectrum of funda- mental frequencies is found and the influence of shear and compression parameters on their values is studied. ²í-ò ïðèêë. ïðîáëåì ìåõàí³êè ³ ìàòåìàòèêè Îäåðæàíî ³ì. ß. Ñ. ϳäñòðèãà÷à ÍÀÍ Óêðà¿íè, Ëüâ³â 12.11.08
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-7680
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1810-3022
language Ukrainian
last_indexed 2025-12-07T17:17:52Z
publishDate 2008
publisher Інститут прикладних проблем механіки і математики ім. Я.С. Підстригача НАН України
record_format dspace
spelling Пакош, В.С.
2010-04-08T09:57:06Z
2010-04-08T09:57:06Z
2008
Вплив податливості до трансверсальних зсуву та стиснення на власні частоти видовженої циліндричної панелі / В.С. Пакош // Приклад. пробл. механіки і математики. — 2008. — Вип. 6. — С. 171-174. — Бібліогр.: 6 назв. — укp.
1810-3022
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7680
539.3
Розглянуто співвідношення уточненої теорії динамічного деформування циліндричних оболонок, яка враховує явно податливість матеріалу до трансверсального зсуву та неявно - до стиснення. На цій підставі одержано систему розв'язувальних рівнянь, яка описує малі вільні коливання видовжених циліндричних панелей. Знайдено аналітичний вираз для спектра власних частот і досліджено вплив параметрів зсуву та стиснення на їх значення.
Рассмотрены соотношения уточненной теории динамического деформирования цилиндрических оболочек, которая учитывает явно податливость материала трансверсальным сдвигу и неявно – сжатию. На этом основании получена система разрешающих уравнений, которая описывает малые свободные колебания удлиненных цилиндрических панелей. Найдено аналитическое выражение для спектра собственных частот и исследовано влияние параметров сдвига и сжатия на их значения.
The relation of refined theory for dynamic strain of cylindrical shells, considering explicitly the material pliability to transversal shear and implicitly – to compression, is examined. On this basis a system of equations solved describing small free vibrations of elongated cylindrical panels is obtained. Analytical expression for spectrum of fundamental frequencies is found and the influence of shear and compression parameters on their values is studied.
uk
Інститут прикладних проблем механіки і математики ім. Я.С. Підстригача НАН України
Вплив податливості до трансверсальних зсуву та стиснення на власні частоти видовженої циліндричної панелі
Влияние податливости трансверсальным сдвигу и сжатию на собственные частоты удлиненной цилиндрической панели
Influence of transversal shear and compression pliability on fundamental frequency of elongated cylindrical panel
Article
published earlier
spellingShingle Вплив податливості до трансверсальних зсуву та стиснення на власні частоти видовженої циліндричної панелі
Пакош, В.С.
title Вплив податливості до трансверсальних зсуву та стиснення на власні частоти видовженої циліндричної панелі
title_alt Влияние податливости трансверсальным сдвигу и сжатию на собственные частоты удлиненной цилиндрической панели
Influence of transversal shear and compression pliability on fundamental frequency of elongated cylindrical panel
title_full Вплив податливості до трансверсальних зсуву та стиснення на власні частоти видовженої циліндричної панелі
title_fullStr Вплив податливості до трансверсальних зсуву та стиснення на власні частоти видовженої циліндричної панелі
title_full_unstemmed Вплив податливості до трансверсальних зсуву та стиснення на власні частоти видовженої циліндричної панелі
title_short Вплив податливості до трансверсальних зсуву та стиснення на власні частоти видовженої циліндричної панелі
title_sort вплив податливості до трансверсальних зсуву та стиснення на власні частоти видовженої циліндричної панелі
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7680
work_keys_str_mv AT pakošvs vplivpodatlivostídotransversalʹnihzsuvutastisnennânavlasníčastotividovženoícilíndričnoípanelí
AT pakošvs vliâniepodatlivostitransversalʹnymsdviguisžatiûnasobstvennyečastotyudlinennoicilindričeskoipaneli
AT pakošvs influenceoftransversalshearandcompressionpliabilityonfundamentalfrequencyofelongatedcylindricalpanel