Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Амиро И.Я. Ребристые цилиндрические оболочки

.pdf
Скачиваний:
14
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
11.82 Mб
Скачать

 

 

т.I

 

Eh

 

ди

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= г (1 — V2)

 

+

v (

w

-

” 'l

+

 

 

 

 

 

k

 

 

ѳ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

w £

V * («) ]' * .1 (9) (v„ f

-

«*

 

 

' «0

 

 

 

i=l

 

 

Ѳі

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЕІг

In

 

\ f

1

/ dt>

.

du \ .

 

о

д

/ .

0ЫУ\1

S l “

r(i — ча)

{(

 

^

2

( ö |

+

m ) +

a

(y

ae‘) J +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

03tl

 

 

 

04I4>

 

+

2S - É '1'e.<e) f ' 1'=<(0) — K l -^3- + Х2Ы ag3dÖ

 

 

 

І= 1

 

Ѳ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d2w

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ ^ff +dldQ

 

clQ\,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'X

 

Eh

I

„ Г dsw .

/0

 

. /

а3ш

 

 

d't>

.

 

 

r(i — V2)

Г

Lag3

 

vH agao2

 

 

agaejJ

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

2Г S

К

(0) J * 1 й

(lei %

-

»ci $ • ) ^

+

 

 

i=I l

 

Ѳѳ,.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d<F г (Ѳ)

r

~

,

d3v

 

,

а 4ш

 

 

 

 

 

+ * ) H +

 

 

 

л 2сі

ö|3

 

ЛЗСІ

зр3 ~

 

 

><з|аѳ

 

Ѳ.

 

 

 

 

 

 

<3fd9

+ - ( Ä

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fcl

 

 

/ a2u

 

 

 

+ г г Е т . / ® ^ ш Д > [ - Ц і ?

 

/=і

 

 

 

 

 

а ^ .

Ö4U

 

+

Я2ш/ ( 2 ~

j

 

 

agae2

 

;1== ____^ _ ( t f

d2w

I

*

+

1

1 -

V2 Г

 

а3ш

л

(dw

. d2u \

ögae'

М г +да) +

 

30

1

,

 

 

d w

dl

(1.17)

 

âgao4 _

 

 

d

(dw

 

 

 

v

аѳ \ Ж

v+

 

 

5 - 1

S

(0) (".< 9

1B“ f

) <S}

£=1

 

 

Ѳ,

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

Л/г

f da

. d

u

 

,

T *

~

/ • ( !

— v s) ( а ѳ

ffi'

+

v

ag +

Ä,

 

 

 

du

 

 

 

а2се)

+ è - S * '- ® IT«®

 

 

 

( аѳ

 

ш )

2ш /б а ѳ а dl}

/=1

 

Si

 

 

 

 

 

 

20

21

Л = г . + !§7 S

<ѳ> г с- s . = s . + 157

Е

т .< <ѳ>К

'

£= i

 

 

 

г=i

і

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

^сЛі +

^кр.сі ^

cf(0 )

i=i

 

 

 

 

 

de

 

 

 

 

 

 

 

 

о, =

в, +

1 ST 2

П і (в) «V +

А Л ) .

(1-2 1 )

 

 

£=І

 

 

 

 

 

 

r >= 7’j + 5 S 'E

* 1

® Т»<-

S» “ s . ■+ ЖГ S

Л

® S'Ш/’

7 = 1

 

 

 

/= 1

j

 

S = «. + ET S [T- © «W+

 

 

 

(1.22)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Е т « ® (® . / + V W ) .

 

 

 

/=1

 

 

 

 

 

 

R = IST E ¥ =<<Ѳ> ‘Л

+ 55- S ' *«/® А ш Л

«'23)

1=1

 

 

/=11

 

 

 

 

 

t = - l Ѳ= ^

г

 

Ѳ = І Ѳ

= ^

а2 = ~

S г ’ и г * bt

. S2 — г . и,

r I о2

 

г ’

12 ’

 

 

II

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

г

 

 

 

 

 

2я г

 

 

2 я г

 

 

 

Eh

2л г

• ф ш / М -

Т

 

 

 

 

 

В

=■

 

Eh

2 я г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ш

 

\ — V 2

 

 

 

 

 

 

 

Ѵ Ъ ,

c

hci

Vc-

 

 

 

Е сI Uuci +

h ciF ci)

 

^ciAtpci

ßc

 

 

 

 

 

 

V *

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ß„r ’

1

 

Eci^zrJ

X

 

 

 

 

 

 

 

\

i \

2-

 

ЛІс£

 

Bs*

ci

 

 

 

r

c £ ’

3ct

 

 

Г )

ci*

 

__

E mjEmj

g

__

 

 

 

g

__ ^iu / (^ ш /^ ш / “f” Ллі/)

 

VШ/

 

ß

 

' °1ш/

/■ I ш/’

°2ш/

 

 

 

ß, , / 2

 

 

л

__

Em jlzuij

л

-

 

__

^ш/

л

л

_

/ ^ш / Vo

 

л 1ш/

 

 

 

~

ш/’

л 2ш/

~

г

% і/’

л 3ш/

 

\

Г

/ ш /’

£ ш/ (7згш/ +

hmjFmj)

 

 

 

G„,,7

 

д =

- ^ - +

- Ѵ

(I-24)

Т\ . =

 

 

ВУ

 

 

^ш/

 

 

 

чш

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ag

2

а2ѳ

 

22

В силу независимости и произвольности вариаций би, би, бw из (1.15) получаем уравнения равновесия

 

 

 

L {(u, v,w) +

Г2 (1 — V2)

_

 

 

 

 

 

 

Eh

 

Цх = о,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ь2 (и, V, w) +

 

Eh

 

Чу = 0

 

(1.25)

 

 

 

L3(u,v,w) —

 

 

 

 

 

 

 

и естественные граничные условия:

 

 

 

 

 

на криволинейных краях оболочки

 

 

 

 

либо

Тх =

Т ѵ

Sj = S,,

Q, =

Qj,

G, =

G,, Mci = 0

(1.26)

 

-

-

 

-

 

 

-

dvcC

 

 

 

 

 

Ф) =

= ГФ3;

(1.27)

 

U ~ U ,

V = V, W = W,

фр

 

на

прямолинейных краях

оболочки:

 

 

 

 

либо

5 2 =

52,

Т2 = Т Ѵ

Q2 = Q 2,

G2 = G 2, Мш/ = 0

(1.28)

 

 

-

 

-

 

 

 

4“ш/

 

 

 

и — и,

=

ф2

=

ф2,

= Гф4;

(1.29)

 

v = v, w

W,

 

в угловых

точках панели

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'■ Ч '

 

___

 

 

 

 

(1.30)

либо

 

 

 

R = R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W =

W.

 

 

 

 

(1.31)

Здесь

и, и, w,

Фх,

ф2, фз, ф4 ■— перемещения и углы поворота, за­

данные на торцах панели. Система уравнений (1.25) описывает равновесие панели под действием заданной нагрузки; уравнения

(1.26),

(1.28) и (1.30) — статические граничные условия; (1.27),

(1.29)

и (1.31) ■— кинематические граничные условия.

Полученные уравнения равновесия ребристой оболочки в пе­ ремещениях и естественные граничные условия далее используются для решения краевых задач при определении напряженно-деформи­ рованного состояния ребристых оболочек.

§ 4. Формулы для вычисления усилий в обшивке и ребрах

Для вычисления усилий в каждом из элементов конструкции пред­ лагается использовать статические соотношения для этого элемента, полученные с такой же точностью, как и полная энергия системы. Так, для определения усилий в обшивке предлагается использо-

23

вать формулы, приведенные в [48]:

ди

 

I ди

М »г

Eh

I дѵ

N - _______

+

ѵ ( ж

~ ш) j ’

Г = ^ ѵ

( і ѳ - Ш+ Ѵ

(1 *—'*ѵа) т d l

Eh

±(j!E. + ÈL\ + t f j . (JUL + ѵ\]

М ху — (1 + V )r

2 [ f t + â e j + а f t [ дѲ + J J '

 

 

 

 

Eh

(до

, ди\

 

К ѵх = -

2 ( 1 + ѵ ) Т ( eg + Ж ) •

 

м , = -

Eh3

д2ш

.

д

/ дш .

 

12(1 — ѵ Ѵ »

 

ѴЖ ("Ж- +

Ѵ

 

Eh3

 

дш .

 

\ .

(1.32)

м„ =

 

 

дРш

12 (1 — V2) г3

Ж ІЖ ~ +

"

+ ѵ - ^ -

 

М ху

м

 

_

Eh3

д

( дш .

\

 

Ух 12(1 + ѵ)г2 І І Д 'Ж '+

ü) ’

а для определения усилий в і-м стрингере и j-м шпангоуте—соот­ ветственно следующие формулы [160, 161]:

м

,

E c t E C[

dud

 

 

 

•*ѵ с£ —

Г

d l

 

 

 

 

 

 

м ’ ,

Е с С ^ г а і

4 g 2

(1.33)

/K ief

----

Г 3

 

 

 

 

 

м * ;

_ .

yd

d 4

(

 

 

/K icf

r '2

d

| 2

>

 

 

 

 

 

 

^ 'е і^ к р -с і

d tP2ci

 

 

Н ы

=

Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

и

ш/

( dvmj

■Wj,

dQ

 

 

A / f ’

 

I d2“iD/

 

dcpiШ/

 

^

l"dQ3- r-

dQ

 

 

 

 

 

(1.34)

л С / =

 

/

^2суш/

1 ^°ш/

г 2

1

de2

1

аѳ

 

я ш/ =

^ ш /кр .ш /

4

/

 

 

/-

de

1ѵ іш/

1

 

 

 

Внутренние усилия в обшивке и ребрах и правило знаков для них указаны на рис. 2 .

Г Л А В А II

ОБОЛОЧКИ, УСИЛЕННЫЕ ПРОДОЛЬНЫМИ РЕБРАМИ

Трудности, возникающие при расчете оболочек с учетом дискрет­ ного размещения ребер, наиболее полно проявляются при опре­ делении напряженно-деформированного состояния круговых зам­ кнутых цилиндрических оболочек, усиленных продольными ребра­ ми \ Ниже рассмотрены оболочки, усиленные регулярной системой продольных ребер2. Решения, полученные в этой главе, исполь­ зуются далее для определения напряженно-деформированного со­ стояния оболочек, усиленных перекрестной системой ребер.

§ 1. Общее решение неоднородной системы уравнений равновесия

Уравнения равновесия в перемещениях для круговой замкнутой цилиндрической оболочки, усиленной продольными ребрами, со­ гласно (1.25), имеют вид

Ö2 . 1 — V

2

k к

1 Оболочки, усиленные кольцевыми ребрами, здесь не рассматриваются, поскольку при определении их напряженно-деформированного состояния могут

быть использованы

известные методы теории оболочек [188] и нет необходи­

мостиi n

во разработкеj j c i j 1 с

пновыхѵ ш л методовivj1 1 и и .

 

=

V

х ш = %іс- Х2сі = h c '

2

В этом

случае

Ycl= Y

c,

бс£ = 6 С,

^Зс£

^Зс’ Н-сі

И"с•

У %

fe

*•

^ c C

^c’

£

Лг

 

26

V âg + {

öfl

fll[(2 v)

+

aes

} ° +

(1 + ааДД)ш -f-

+ 4

£ К

m J * « й ( ч е - у - » . - f p - ) < « +

( u .i)

 

2= 1 '

—я

 

 

 

 

 

 

 

я

 

 

 

 

 

+

0 (Ѳ) j '•'„О ) ,

Л

,,

d5w

,

 

 

аѳ

 

2o~äF

 

3с' ^ Г

+

 

 

 

d*w

__ (1 — vV 2

 

 

 

 

 

dQ =

 

 

 

 

д£?дѲ Eh

Общее решение системы уравнений (II. 1) ищем в виде суммы частного решения и общего решения соответственно неоднородной и однородной систем. Частное решение неоднородной системы (II. 1) будем определять в виде двойных тригонометрических рядов, пред­ полагая, что внешняя поверхностная нагрузка может быть опи­ сана следующими рядами х:

 

-

Г

-

^

=

2

( С , cos пѲ +

С о sin пѲ) +

 

 

 

 

 

 

 

 

/2 = 1

 

 

 

 

 

+

V

S (Cm C0S пѲ + Cm sin пѲ) C0S dJ>

 

 

 

 

m = 1 rc=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CO

 

 

 

(1

£Г ~ 2 ^

=

2

2

 

(C m Sin пѲ +

С » C0S n0) Sin

(П-2)

 

 

 

 

 

m=l n—0

 

 

 

 

 

 

 

 

C O

C O

 

 

 

(7

Г

2 qz =

2

2

(Cm cos пѲ +

C m sin nQ) sin d^ '

 

ИЛИ

 

 

 

 

m—l л=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— ■Eh)r* яX =

2

2

(Cm C0S nQ +

C m sin nQ) sin d£>

 

 

 

 

 

 

m = l n=0

 

 

 

 

 

 

E I

 

%

=

2

(C sin n0 +

С cos n0> +

 

 

 

 

 

 

 

 

/1 = 2

 

 

 

 

 

+

5

І

(Cm Sin пѲ + Cm COS n0) C0S dmS-

(П-З)

 

 

 

/72=1 n=0

 

 

 

 

 

1 Принимается, что начало координат выбрано на торце оболочки, т. е.

6і=0.

27

( l - v 2) ' 2

-

CO

 

<?2oo + 2 K

o cos 770 + <4osin “ 0) -+■

Eh

4- =

 

 

л = 2

 

+ E

E

( C cos пѲ +

fâm sin пѲ) C0S dnh-

m =

1 n = 0

 

 

Здесь dm = HT", £, = -7 -, где L — длина оболочки.

В случае, когда поверхностная нагрузка представлена в виде рядов (II.2), решение системы уравнения равновесия (II.1) может быть найдено в виде

С О

и = Е К о cos 710 + “ по sin лѲ) +

П=1

+ Е Е Km C0S770+ “Lsin пѲ) C0S

/П = І /1=0

(П.4)

CO oo

О= S

E Km sin 710 +

C0Sn0) Sin dn&>

/71=1 Л = 0

 

co

oo

W n m sin n 0 ) S i n KÉ'

и»= E

E W n C0S710 +

m = I n = 0

Если внешняя нагрузка представлена рядами (II.3), то решение системы (И. 1) ищем в виде

оосо

= Е Е KL C0S пѲ+ “nmsin пѲ) sin dn$»

771=1 П = 0

О = Е К о Sil1 710 + “ nO C0S Л0) +

71=2

 

оо

 

со

Krimsin 770 + Ѵп2C0S пѲ) C0S dn

+

Е

 

Е

 

/72=1

71=0

 

 

 

 

 

 

 

 

(И-5)

W =

W00+ E

(Wn0 C0S 710 + Ko sin n0) +

 

 

 

 

71=2

 

 

 

OO

 

oo

 

 

 

+

S

 

E

K L

C0S 710 +

Sin n0) COS dm%’

 

771=1 71=0

 

 

 

где ш00, üb,, üb, w ^,

u fâ ,

Ü^ , tübb

(s,, s2 = 1; 2 )—неизвестные

константы.

 

 

 

 

 

 

28

Последовательно

подставляя

(II.2) и

(II.4), (II.3)

и (II.5) в

(II. 1), находим, что

tiu00, и^0, t£0,

wsjQ не

зависят от

жесткости

ребер и определяются по формулам, совпадающим с соответ­ ствующими формулами теории неподкрепленных оболочек:

 

 

^00 ~

^zOO’

 

 

 

 

 

 

IIs =:

 

2

Qxno

 

 

 

 

UnQ

 

1— V

л2

 

 

Vsп =

1 +

а2л4

 

1 +

а2л2

Sl+USl

(ІІ.6)

п0

Я2Л2 2 — I)2іЧуУІ'пйа"Ь'

а2„2 („2 ^ П1)2 ( - 1>

'глО*

 

W«О

1 +

а2л2*■

-

I 1 S,

,

1 “Г+ иа2

 

 

а2л2 (л2ИТ)2 (

1)1+ ЧуПО +

а2 (л2 — I)2

ѵгл0-

 

Параметры

 

 

определяются из четырех независи­

мых бесконечных систем линейных алгебраических уравнений. По­ лучим решение одной из этих систем, а именно, системы, в которую в качестве неизвестных входят параметры иУт, ѵ^т, w^m. Эта беско­

нечная система записывается в таком виде:

 

 

 

 

 

 

а ' 1

и 11

- f

а 12ѵ]}т +

пт

пт

-j-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пт

 

пт

1

 

пт

пт

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2b

 

^

 

 

 

 

 

 

°°

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

п т

г т т

V^

c o s

k

п і

 

У

 

Ь

nl

COS - ^ П Л

І С ,

I/Л

и 11

 

С ,

Ш11

) =

о ‘ » ,

1

(1_|~б

) k

 

 

 

 

 

 

 

 

k

1

V

 

nim

 

2m

 

“xnm*

 

 

 

 

£=»1

 

 

 

 

 

nt—0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а 21 u 11 + a 2 2 o u 4 - а 23 ш 11 +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nm

 

nm

*

 

nm

nm

1

nm

nm

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2b

 

n

sin

 

 

00

 

 

 

sin-^-n.i(C

 

I)'1

 

-f- С,

П.Ш11 ) = 0 U ,

+ —

 

У

k

nt У

 

 

b

 

 

 

/fe

 

 

 

 

 

A j

 

n i

 

 

 

k

1

'

3m n,m

1

 

4 m I

n,m'

 

 

“ynm’

 

 

 

i= 1

 

 

 

n,=l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а31 u 11

+ a 32tiM

4 - а33 ш 11

4 -

 

 

 

 

 

 

 

(И .7 )

 

 

 

 

 

 

 

 

nm

 

nm

 

nm

nm

1

nm

nm

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"

^

y

cos

 

2 ^ _ m- y

 

b

nt

cos —ß—n.i(Cc

Ш11

 

— C „

u 11

) 4 -

 

^

+

6rt„ ) £

j

 

 

k

 

 

Z j

 

 

 

Ä

 

1

v 5m

/x,m

 

2m

/і,т '

r

 

öon)

jLi

 

 

 

 

 

пг=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£=l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

—Г~ S

Sin "1 Г ПІ 2

 

^

 

Sin “X - " l ‘

 

 

 

 

+

C6mn i <

! J

 

=

C n '

 

 

 

i=I

 

 

 

n,=I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Здесь

приняты

такие

обозначения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а 11

=

d 2

4 -

 

ѵ- р?,

a 12

a 21

 

1 +

V

,

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

- 1 Г - . Ч . *

 

 

 

 

 

 

 

 

nm

 

m

 

1

 

 

 

 

 

 

ш

 

 

nm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a22nm =

 

(1 + 4 а2) Ц

^ ^

+

 

( 1 + а 2) я 2,

 

 

 

 

 

 

29

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ