Аналіз напружено-деформованого стану підсиленої циліндричної оболонки при вільних поперечних коливаннях

В роботі, базуючись на отриманих раніше результатах модального аналізу вільних поперечних коливань горизонтально орієнтованої циліндричної оболонки, яка підсилена зсередини стрингерами, виконано оцінку впливу частот і форм власних коливань на напружено-деформований стан для великого числа мод. Для визначення значень напружень при виникненні власних поперечних коливань застосовували метод скінченних елементів. Скінченноелементну модель тонкостінного підсиленого циліндра створювали в декартовій системі координат. Початок координат розміщений у центрі торця циліндра, у площині YZ. Побудову циліндра виконували вздовж осі X. Для побудови скінченно-елементної моделі оболонки використовували чотиривузловий елемент SHELL181, що характеризується шістьма ступенями свободи в кожному із вузлів. При скінченно-елементному моделюванні стрингерів використали лінійний двовузловий просторовий балко-вий елемент BEAM 188 з шістьма ступенями свободи у кожному вузлі. Дані елементи придатні для лінійних, а також нелінійних задач з великими поворотами і (або) великими деформаціями. Геометричні параметри скінченоелементної моделі аналогічні І ступені ракети-носія, відповідно довжина циліндра – 6,3 м, діаметр – 1,8 м, товщина стінки – 0,0015 м. Для підсилення моделі використовували стрингери ПР109-4 і ПР109-12, які розташовували на внутрішній поверхні оболонки симетрично та з постійним кроком, відпо-відно до реальної конструкції. Оболонці та стрингерам надано фізико-механічні характеристики, прита-манні матеріалу Д16АТ, зокрема модуль Юнга E = 7.2´105 МПа; коефіцієнт Пуассона n = 0,3; ρ= 2,7.104 Н/м3. Досліджували характер зміни напружень при збільшенні частот власних коливань та визначали особливості розподілу. Визначали числові значення нормальних і дотичних напружень. Встановлено, що зі збільшенням частоти власних коливань відбувається зниження нормальних та дотичних напружень. Виявлено криволінійну характерність зміни напружень. Показано, що при другій формі коливань значення напружень внаслідок осесиметричності оболонки аналогічні першій формі. Обчислені значення дотичних напружень перевищують границю плинності матеріалу Д16АТ.