Офіційний веб сайт

Нелінійне деформування і випучування поздовжньо стиснутих циліндричних оболонок з істотно вираженим неоднорідним напружено-деформованим станом

м45

Представлено Державним вищим навчальним закладом «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури»

Автор: Лихачова О.В., к.т.н., Колесніков М.В., к.т.н., Марченко В.А., к.т.н.

Мета роботи – розширення і поглиблення уявлень щодо деформування, механізму втрати стійкості і факторів, які відіграють вирішальну роль при випучуванні реальних поздовжньо стиснутих циліндричних оболонок з істотно вираженим неоднорідним напружено-деформованим станом (НДС).

Одержано нові дані щодо деформування і випучування кругових поздовжньо стиснутих циліндричних оболонок за наявності: 1) неперіодичних локальних квазістатичних збурень (ЛКЗ) при різному характері та різних умовах прикладення поздовжнього стискання (5 схем ); 2) одиночних поперечного або поздовжнього розрізів для схем 1-5; 3) неоднорідного періодичного в окружному напрямку НДС, обумовленого неоднорідностями навантаження або формою серединної поверхні. Побудовано криві рівноважних станів оболонки локальної закритичної конфігурації для схем 1-5. Вперше виявлено ряд ефектів у деформуванні і випучуванні розглянутих оболонок. Встановлено загальні характерні особливості поведінки розв’язків лінійної і геометрично нелінійної задачі випучування оболонок з одним розрізом для схем 1-5. Вперше розрахунковим шляхом виявлено негативний ефект «статичного резонансу» для циліндричної оболонки, суть якого полягає в різкому зниженні навантаження її випучування при періодичній в окружному напрямі змінності НДС, що відповідаю змінності першої форми власних поперечних коливань оболонки.

Науково-практична значимість роботи полягає  в розробці методики розрахунку у середовищі ПК ANSYS тонкостінних оболонкових конструкцій з істотно неоднорідним НДС, яка дозволяє вірогідно оцінити навантаження їх випучування і вичерпання несучої здатності;  в демонстрації широких можливостей використання ПК ANSYS для розв’язання складних нелінійних прикладних задач деформування і стійкості оболонок, а також можливості заміни дорогих випробувань реальних оболонок чисельними експериментами.

Кількість публікацій: 44, в т.ч. монографія, 31 стаття (3 - в базі даних Scopus)

Надіслати коментар

Коментарі

чл-кор НАМНУ проф. А.Е. ЛОСКУТОВ

Я, безусловно, не являюсь специалистом в вопросах механики оболочек, но одного из авторов знаю лично. С Лихачёвой Ольгой мы вместе опубликовали несколько работ, посвященных вопросам прочности фиксации костных отломков при остеосинтезе шейки бедренной кости. Качество проведенных ею исследований, а также их научная методология не вызывают у меня никаких сомнений. Об уровне ее как ученого можно судить по объективным обстоятельствам. Она сумела не просто разобраться в новых для себя вопросах биомеханики, но и за эффективное их решение была награждена стипендией Фонда Пинчука.
Кроме того, судя по реферату работы и числу апробаций, которые прошла работа, считаю, что она вне сомнения представляет научный и практический интерес, а коллектив авторов в составе Лихачёвой О.В., Колесникова М.В., Марченко В.А. заслуживает присуждения им премии Президента Украины для молодых ученых.

Заместитель председателя Приднепровского научного центра НАН и МОН Украины,
член-корреспондент НАМН Украины, профессор А.Е.ЛОСКУТОВ

Ракша С. В., доктор технічних наук, професор

Поведінка стиснутих циліндричних оболонок при неоднорідному напружено-деформованому стані з урахуванням нелінійного деформування є безумовно актуальним напрямом досліджень тонкостінних конструкцій та одночасно належить до найбільш складних проблем теорії стійкості.
Авторами у роботі реалізований комплексний підхід, який включає теоретичні дослідження, чисельні та натурні експерименти, що дозволило сформулювати узагальнені висновки для різних схем навантаження та напружено-деформованого стану стиснутих циліндричних оболонок.
Вважаю що дана наукова робота є суттєвим внеском у вирішення науково-прикладних задач пов’язаних із поведінкою реальних (з недосконалостями) поздовжньо стиснутих циліндричних оболонок, а колектив авторів, Лихачова О.В., Колесніков М.В., Марченко В.А., заслуговує присудження премії Президента України для молодих вчених.

Завідувач кафедри прикладної механіки
та матеріалознавства Дніпропетровського
національного університету залізничного
транспорту імені академіка В. Лазаряна,
д.т.н., професор Ракша Сергій Васильович

Каплунов Ю.Д.

Потеря устойчивости реальных продольно сжатых круговых цилиндрических оболочек представляет собой сложную задачу, которая, несмотря на большое число работ, посвященных этой тематике, до настоящего времени не изучена полностью. Это связано как с особенностями постановки задачи нелинейного деформирования реальной оболочки, существенно неоднородного при наличии локальных воздействий, начальных несовершенств, вырезов, а также периодичности нагружения, так и с трудностями построения численных решений.

Авторы работы в качестве основного метода анализа рассматриваемой проблемы избрали численный эксперимент в среде расчетного комплекса ANSYS. Достоверность проведенных численных анализов убедительно подтверждается сравнением с экспериментальными данными, в том числе полученными авторами.

В ходе исследования были разработаны достаточно эффективные расчетные модели пяти схем осевого сжатия, которые позволили учесть различные особенности нагружения реальных конструкций при наличии одиночных локальных квазистатических воздействий, либо одиночных разрезов. При этом были получены зависимости величин нагрузок выпучивания, а также кривые равновесных состояний оболочек. Анализ этих кривых позволил получить ранее неизвестные качественные и количественные данные о поведении оболочек, а также расширить представление о механизме потери устойчивости конструкции при существенно неоднородном докритическом напряженно-деформированном состоянии. В работе также был впервые получен ряд новых эффектов в поведении оболочек с периодическими неоднородностями. Среди таких эффектов особое место занимает явление «статического резонанса», отрицательное влияние которого необходимо учитывать при проектировании. Кроме того, в работе на основе сравнения результатов расчетов с известными решениями была дана оценка применимости ПК ANSYS, что, в свою очередь, является не менее важным результатом исследования.

Следует отметить, что исследования авторов известны в Европе по публикациям и по докладам на симпозиумах и конференциях по механике оболочечных конструкций в Польше, Германии, Франции, Австрии.

По своему объему и содержанию работа является законченным, полноценным исследованием, представляющим научный и практический интерес, а коллектив авторов в составе Лихачевой О.В., Колесникова М.В., Марченко В.А. безусловно заслуживает присуждения им премии Президента Украины для молодых ученых.

Профессор Кильского университета (Великобритания)
доктор физико-математических наук
Каплунов Юлий Давидович

Доктор технических наук, профессор Ободан Наталия Ильинична

Отзыв на работу авторов Лихачёвой О.В., Колесникова М.В., Марченко В.А. «Нелинейное деформирование и выпучивание продольно сжатых цилиндрических оболочек с существенно выраженным неоднородным напряженно-деформированным состоянием», выдвинутой на присуждение премии Президента Украины для молодых ученых.
Представленная работа посвящена численно-экспериментальному моделированию сугубо нелинейных явлений при деформировании тонкостенных оболочек в условиях неоднородно напряженно-деформированного состояния. Сочетание двух подходов – численного и экспериментального - позволило авторам проникнуть в физическую сущность рассматриваемых явлений, что, в свою очередь, дало возможность использовать полученные результаты для прогнозирования поведения рассматриваемых систем в реальных условиях. Такой прогноз может быть положен в основу при проектировании тонкостенных систем с учетом возможности нанесения им возмущений любой природы без потери ими основных функциональных свойств, что и составляет большую ценность работы для практических приложений, например, при создании систем противоракетной обороны.
Считаю, что представленная на конкурс работа коллектива авторов в составе О.В. Лихачёвой, М.В. Колесникова и В.А. Марченко заслуживает премии Президента Украины.

Научный руководитель НДЛ надежности и живучести конструкций,
днепропетровского национального университета им. О.Гончара
доктор технических наук, профессор,профессор кафедры ВМиМК
Ободан Наталия Ильинична

Д.т.н., профессор Д.Г. Зеленцов

За многие годы сотрудничества с коллективом кафедры строительной механики и сопротивления материалов Приднепровской государственной академии строительства и архитектуры я имел возможность познакомиться как с тематикой работ, выполняемых под руководством профессора В.Л. Красовского, так и с конкретными исполнителями. Я присутствовал на защитах диссертаций всех троих соискателей, был официальным оппонентом работы О.В. Лихачёвой, и составил наилучшее мнение об этих молодых учёных.
Актуальность и новизна предложенной на конкурс работы не вызывает сомнений.
Считаю, что представленная на конкурс работа коллектива авторов в составе О.В. Лихачёвой, М.В. Колесникова и В.А. Марченко заслуживает премии Президента Украины.
Зав. кафедрой информационных систем
Украинского государственного химико-
технологического университета,
доктор технических наук, профессор Д.Г. Зеленцов

Молчанов Сергей Юрьевич, ассистент ДНУЖТ

авторами Лихачовой О.В., Колесниковым М.В., Марченко В.А., проведены глобальные исследования ндс оболочек.
Необходимо поддержать коллектив премией.

Виталий Артемов, основатель лаборатории Dystlab, к.т.н.

Молодые ученые Приднепровской государственной академии строительства и архитектуры Ольга, Максим и Виталий работают в сфере научной строительной инженерии. Я знаком с ними лично и могу сказать, что выбор профессии для этих молодых людей не был случайным, а в контексте современных стереотипов и сложившихся предпочтений для молодежи этот выбор уже сам по себе заслуживает уважения. Взаимодействие с инженерами в Украине, СНГ и за рубежом дает мне все основания полагать, что своими научными исследования авторы не только решают ряд серьезных инженерных проблем, но и приобщаются к мировому научно-техническому сообществу, в котором принято использовать, тестировать, верифицировать высокопроизводительное программное обеспечение. Плюс к этому, они подают положительный пример для начинающих инженеров относительно того, какие практические решения и кейсы лучше применить в своей работе, что очень важно в современном глобализированном мире.

Проделанная авторами работа ценна для украинского общества как труд, который может быть положен в основу проектирования конструкций, машин и механизмов нового поколения. Уверен, что эта работа заслуживает премии Президента Украины для молодых ученых.

Виталий Артемов,
основатель и руководитель Лаборатории Dystlab,
кандидат технических наук,
Украина

Проф., д.т.н., проф. кафедры строительства, геотехники и гео

ОТЗЫВ

на работу авторов Лихачёвой О.В., Колесникова М.В., Марченко В.А. «Нелинейное деформирование и выпучивание продольно сжатых цилиндрических оболочек с существенно выраженным неоднородным напряженно-деформированным состоянием», выдвинутой на присуждение премии Президента Украины для молодых ученых

Замкнутые круговые цилиндрические оболочки имеют широкое применение в аэрокосмической и судостроительной промышленности, а также в других отраслях техники. Для ряда подобных элементов несимметричные воздействия, отверстия либо периодичность граничных условий являются конструктивными особенностями, обеспечивающими нормальное функционирование всего объекта.

Авторами работы рассмотрено три группы задач устойчивости оболочек при ярко выраженном неоднородным напряженно-деформированным состоянии. Задачи первой группы посвящены изучению геометрически нелинейного поведения продольно сжатых оболочек при локальных поперечных кинематических квазистатических воздействиях. В задачах второй группы исследовалось поведение и выпучивание продольно сжатых оболочек с одним горизонтальным либо одним вертикальным разрезом различной длины. Третья группа задач была связана с изучением влияния периодичности граничных условий и погиби на характер линейного и геометрически нелинейного выпучивания цилиндрических оболочек.

В ходе решения указанных типов задач авторами были усовершенствованы методики численного моделирования в среде ПК ANSYS рассматриваемых оболочек в докритической и закритической стадиях. Благодаря этому, были исследованы новые явления, возникающие при статическом деформировании таких элементов, и получены новые эффекты. Особое внимание было уделено учету особенностей продольного сжатия оболочек в соответствии с пятью схемами нагружения. Определенный прикладной интерес представляют результаты, полученные в ходе сравнений численных и экспериментальных (в том числе и собственных) данных.

Работа представляет научный и практический интерес, а ее авторы Лихачёва О.В., Колесников М.В., Марченко В.А. безусловно заслуживают присуждения премии Президента Украины для молодых ученых.

Ветюков Юрий Михайлович, к.т.н.

В работе О.В. Лихачёвой, М.В. Колесникова, В.А. Марченко исследуется поведение круговых цилиндрических оболочек с разрезами и прочими несовершенствами, работающих на сжатие – часто встречающегося элемента инженерных конструкций. Как для инженерной практики, так и с исследовательской точки зрения важны методы для предсказания предельных нагрузок, приводящих к выпучиванию оболочки, а также поведения подобных конструкций в закритическом режиме. Сомнений не вызывают ни актуальность настоящего исследования, ни научная новизна, заключающаяся в комплексном исследовании задачи устойчивости с учётом особенностей приложения нагрузки к торцам оболочки. Обращают на себя внимание следующие достоинства работы.

1. Систематичность исследования проявляется в охвате различных практически важных случаев нагружения и характерных соотношений размеров конструкций, а также в сравнении результатов численного моделирования, основанных на различных исходных предположениях о напряжённо-деформированном состоянии оболочки перед выпучиванием.

2. Несомненным достоинством работы является сопоставление результатов численного анализа и физических экспериментов, выполненных автором с высокой степенью профессионализма. Подобный сравнительный анализ достаточно редко встречается в исследованиях в области механики тонкостенных конструкций. В то же время, он позволил автору работы выявить эффекты, учёт которых важен при построении математической модели исследуемого объекта, а именно влияние геометрической нелинейности и изменения геометрии оболочки в ходе докритического деформирования. Не менее ценным представляется сравнение результатов моделирования, выполненных автором, с данными экспериментов из литературы.

3. Как с теоретической, так и с практической точек зрения важным является заключение о существенности учёта отличия геометрии оболочки в докритическом состоянии от изначальной цилиндрической формы при определении несущей способности. Полученные результаты относительно связи типа закритического поведения и характера приложения нагрузки также имеют несомненную практическую ценность при проектировании инженерных конструкций.

Работа является самостоятельным научным трудом, результаты исследований можно квалифицировать как обоснованные научные разработки, а авторы заслуживают присуждения премии Президента Украины для молодых ученых.

К.т.н. Ю. М. Ветюков, научный сотрудник Института Механики и Мехатроники, Венский Технический Университет, Австрия
Getreidemarkt 9, 1060 Vienna, Austria
Phone: +43 1 58801 325201
e-mail: yury.vetyukov@tuwien.ac.at

Андрианов Игорь Васильевич, доктор физ-мат наук, проф.

Работа Лихачёвой О.В., Колесникова М.В., Марченко В.А. продолжает цикл работ, осуществляемых под руководством проф. В.Л. Красовского и посвященных экспериментальным и теоретическим исследованиям особенностей нелинейного деформирования и выпучивания тонкостенных оболочек. Как и предыдущие работы этой школы, настоящее исследование подкупает глубоким физическим анализом особенностей поведения конструкции (в данном случае цилиндрической оболочки с существенно неоднородным в двух направлениях напряженно-деформированным состоянием), позволяющим выделить действительно значимые факторы.
В работе рассмотрено 5 различных схем осевого нагружения торцов оболочки. Численное исследование касалось как линейной задачи, так и нелинейного поведения оболочек (идеальных, при наличии начальной погиби и с нарушениями сплошности). Сильной стороной работы является наличие экспериментальных результатов и сравнение их с результатами численного моделирования и известными решениями других авторов. Важно, что полученные численные данные являлись не самоцелью, а позволили сделать ряд интересных качественных выводов о нелинейном поведении тонкостенных цилиндров с неоднородным напряженно-деформированным состоянием. Результаты исследования, безусловно, представляют интерес для специалистов в области строительной механики, основная область деятельности которых – устойчивость оболочечных конструкций.
Следует также отметить, что в процессе решения различных задач теории тонкостенных конструкций в научной школе, которую представляют соискатели премии, происходит апробация и адаптация ПК ANSYS для задач нелинейного деформирования и выпучивания. Работа представляет собой значительный шаг в этом перспективном направлении.
Примечательно, что исследования проводились авторами в рамках гранта Фонда Гумбольдта, а также были отмечены грантом Германской службы академических обменов DAAD. При этом некоторые материалы работы в 2008, 2009, 2011, 2012 и 2013 гг. докладывались авторами и получили высокую оценку на семинарах Института общей механики Технического университета г. Ахен (Германия).
Судя по докладам авторов, реферату исследования, а также публикациям отдельных ее частей (одна из статей авторов опубликована в известном международном журнале Thin-Walled Structures, имеющем достаточно высокий для данной специальности импакт-фактор), работа вне сомнения представляет научный и практический интерес, а коллектив авторов в составе Лихачёвой О.В., Колесникова М.В., Марченко В.А. заслуживает присуждения им премии Президента Украины для молодых ученых.

Д.ф.-м.н., профессор И.В. Андрианов
1998-2014гг. – сотрудник Института общей механики
Технического университета г. Ахен (Германия)
Karl-Marx-Allee 4, D-50769, Köln, Germany
Phone: + 49 221 7089888
E-mail: igor_andrianov@hotmail.com

Доктор физико-математических наук, профессор А. Ю. Евкин

ОТЗЫВ
на работу авторов Лихачёвой О.В., Колесникова М.В., Марченко В.А. «Нелинейное деформирование и выпучивание продольно сжатых цилиндрических оболочек с существенно выраженным неоднородным напряженно-деформированным состоянием», выдвинутой на присуждение премии Президента Украины для молодых ученых

Судя по публикациям, как на английском, так на русском языке, а также по известным мне авторефератам кандидатских диссертаций авторов, выполненная ими работа представляет собой значительный вклад в развитие теории устойчивости цилиндрических оболочек. Исследование посвящено одной из самых ее проблемных задач – устойчивости цилиндрической оболочки при осевом сжатии и существенно неоднородном ее состоянии. Неоднородность в сочетании с нелинейностью и высокой чувствительностью конструкции к начальным несовершенствам ставит задачу в ряд наиболее сложных с точки зрения численного расчета.
Позволю себе предположить, что у авторов не было полной уверенности, что подобная задача может быть успешно решена численно с помощью расчетного комплекса ANSYS. Мое предположение основано на собственном опыте и на практическом отсутствии использования комплекса при решении подобных задач в мировой практике. В этом смысле, апробация пакета при исследовании данной задачи представляет несомненную практическую ценность. Результаты расчетов тщательно проанализированы и выверены путем сопоставления с результатами интересных экспериментов и расчетами других авторов, что позволяет говорить об их достоверности.
Несмотря на интенсивное развитие измерительной техники в последнее время и появление новых материалов, число экспериментальных работ существенно не увеличивается, а по моему впечатлению так даже уменьшается. Поэтому полученные значения критической нагрузки в результате многочисленных тестов оболочечных моделей будут служить ориентиром для многих исследователей.
Следует отметить многоплановость проведенных расчетов. Исследовались неоднородности различных видов: локальные квазистатические воздействия, поперечный и продольный разрезы, периодическое нагружение, периодическая неоднородность несовершенств серединной поверхности. Также выявлено и детально изучено влияние схем осевого сжатия на критическую нагрузку. Последний фактор является весьма существенным ввиду сильной неоднородности напряженного состояния конструкции. Однако во многих моделях он не учитывается, а рассматривается «классический» случай равномерного распределения внешней нагрузки в кольцевом направлении.
Кроме того, в работе был впервые получен ряд новых эффектов в поведении цилиндрических оболочек с неоднородностями. Среди таких эффектов хотелось бы отметить явление «статического резонанса», отрицательное влияние которого удастся впредь избегать, основываясь на предлагаемых авторами исследования рекомендациях.
Особо хотелось бы отметить, что за последние годы в Днепропетровской Строительной Академии под руководством профессора В. Л. Красовского была создана школа механиков, ориентированная на современный подходы в исследовании сложных задач теории оболочек, в том числе с использованием современных программных пакетов. В рамках этой школы осуществляется подготовка кадров высокой квалификации. Молодые ученые этой школы активно сотрудничают с зарубежными университетами (например, университетом в Аахене, Германия). Наша компания также заинтересовалась опытом школы в области численных методов и возможностью сочетания численных методов с асимптотическими для прогнозирования критических нагрузок реальных оболочечных конструкций.
По своему объему и содержанию работа является законченным, полноценным исследованием, представляющим научный и практический интерес, а коллектив авторов в составе Лихачёвой О.В., Колесникова М.В., Марченко В.А. безусловно заслуживает присуждения им премии Президента Украины для молодых ученых.

Доктор физико-математических наук, профессор,
главный научный сотрудник консалтинговой
компании Software for Structures, А. Ю. Евкин

81-1004, Townsgate Dr.,Toronto, Ontario, L4J 8E6, Canada,
Phone: (905) 886-3013, E-mail: info@soft4structures.com

Залишити новий коментар

Вміст цього поля є приватним і не буде доступний широкому загалу.
CAPTCHA
Для запобігання від спаму, щоб залишити коментар введіть будь ласка символи,які зображені нижче. Дякуємо за розуміня.