RAS Energy, Mechanics & ControlПрикладная математика и механика Journal of Applied Mathematics and Mechanics

  • ISSN (Print) 0032-8235
  • ISSN (Online) 3034-5758

Investigation of Geometrically Nonlinear Deformation of a Thin Shell Based on a Finite Element with Vector Approximation of the Desired Quantities

PII
S3034575825020058-1
DOI
10.7868/S3034575825020058
Publication type
Article
Status
Published
Authors
Volume/ Edition
Volume 89 / Issue number 2
Pages
224-240
Abstract
At the loading step, taking into account geometric nonlinearity, the stiffness matrix of the quadrangular finite element of the median surface of the thin shell is obtained, the nodal unknowns of which are the contravariant components of the displacement vectors of the nodal points and the components of their first derivatives. Approximating expressions of the desired quantities are obtained by implementing bicubic interpolation functions for the corresponding vector quantities with subsequent coordinate transformations leading to approximating expressions of individual components. Specific examples show the effectiveness of using vector approximation of the calculated kinematic parameters of the shell.
Keywords
тонкая оболочка геометрическая нелинейность конечный элемент векторная аппроксимация шаговое нагружение
Date of publication
01.04.2025
Year of publication
2025
Number of purchasers
0
Views
43

References

  1. 1. Вольмир А.С. Гибкие пластинки и оболочки. М.: Гостехиздат, 1956. 420 с.
  2. 2. Галимов К.З. Основы нелинейной теории оболочек. Казань: Изд. Казанского гос. ун-та, 1975. 326 с.
  3. 3. Ворович И.И. Математические проблемы нелинейной теории пологих оболочек. М.: Наука, 1989. 376 с.
  4. 4. Бакулин В.Н., Образцов И.Ф., Потопахин В.А. Динамические задачи нелинейной теории многослойных оболочек: Действие интенсивных термосиловых нагрузок, концентрированных потоков энергии. М.: Наука, 1998. 464 с.
  5. 5. Голованов А.И., Тюленева О.Н., Шигабутдинов А.Ф. Метод конечных элементов в статике и динамике тонкостенных конструкций. М.: Физматлит, 2006. 392 с.
  6. 6. Левин В.А., Морозов Е.М., Матвиенко Ю.Г. Избранные нелинейные задачи механики разрушения. М.: Физматлит, 2004. 407 с.
  7. 7. Левин В.А., Вершинин А.В. Нелинейная вычислительная механика прочности. Т. II. Численные методы. М.: Физматлит. 2015.-544 с.
  8. 8. Агапов В.П. Метод конечных элементов в статике, динамике и устойчивости пространственных тонкостенных подкрепленных конструкций. М.: Изд-во АСВ, 2000. 152 с.
  9. 9. Beirao Da Veiga L., Lovadina C., Mora D. A virtual element method for elastic and inelastic problems on polytope meshes // Comput. Meths. in Appl. Mech.&Engng. 2017. V. 295. P. 327-346. https://doi.org/10.1016/J.CMA.2015.07.013
  10. 10. Liang K., Ruess M., Abdalla M. Co-rotational finite element formulation used in the Koiter-Newton method for nonlinear buckling analyses // Finite Elements in Analysis&Design. 2016. V. 116. P. 38-54. https://doi.org/10.1016/j.finel.2016.03.006
  11. 11. Агапов В.П., Васильев А.В. Учет геометрической нелинейности при расчете железобетонных колонн прямоугольного сечения методом конечных элементов // Вестн. МГСУ. 2014. № 4. С. 37.
  12. 12. Жгутов В.М., Мухин Д.Е., Панин А.Н. Прочность и устойчивость пологих ребристых оболочек с учетом геометрической и физической нелинейности // Сейсмост. Стр-во. Безопасность сооруж. 2008. № 2. С. 41-44.
  13. 13. Карпов В.В., Игнатьев О.В., Сальников А.Ю. Нелинейные математические модели деформирования оболочек переменной толщины и алгоритмы их исследования. М.: АСВ; СПб: СПбГАСУ, 2002. 420 с.
  14. 14. Скопинский В.Н. Напряжения в пересекающихся оболочках. М.: Физматлит. 2008. 400 с.
  15. 15. Кантин Г. Смещение криволинейных конечных элементов как жесткого целого // Ракетн. технич. Космон. 1970. № 7. С. 84-88.
  16. 16. Бакулин В.Н., Демидов В.И. Трехслойный конечный элемент естественной кривизны // Изв. вузов. Машиностр. 1978. № 5. С. 5-10.
  17. 17. Бакулин. В.Н. Метод конечных элементов для исследования напряженно-деформированного состояния трехслойных цилиндрических оболочек. М.: ЦНИИ информация, 1985. 140 с.
  18. 18. Железнов Л.П., Кабанов В.В. Функции перемещений конечных элементов оболочки вращения как твердых тел // Изв. РАН. МТТ. 1990. № 1. С. 131-136.
  19. 19. Бакулин В.Н. Эффективная модель несущих слоев для послойного анализа напряженно-деформированного состояния трехслойных цилиндрических нерегулярных оболочек вращения // Изв. РАН. МТТ. 2020. № 3. С. 69-79.
  20. 20. Бакулин В.Н. Модель для уточненного расчета напряженно-деформированного состояния трёхслойных конических нерегулярных оболочек вращения // ПММ. 2019. № 2. С. 315-327.
  21. 21. Бакулин В.Н. Блочно-послойный подход для анализа напряженно-деформированного состояния трехслойных нерегулярных цилиндрических оболочек вращения // ПММ. 2021. Т. 85. № 3. С. 383-395. https://doi.org/10.31857/S0032823521030036
  22. 22. Бакулин В.Н. Блочная конечно-элементная модель послойного анализа трехслойных в общем случае нерегулярных оболочек вращения двойной кривизны // Докл. РАН. 2019. Т. 484. № 1. С. 35-40.
  23. 23. Клочков Ю.В., Николаев А.П., Соболевская Т.А., Вахнина О.В., Клочков М.Ю. Расчет эллипсоидальной оболочки на основе МКЭ с векторной интерполяцией перемещений при переменной параметризации срединной поверхности // Лобачевский ж. математики. 2020. Т. 41(3). С. 373-381.
  24. 24. Джабраилов А.Ш., Николаев А.П., Клочков Ю.В, Гуреева Н.А., Ищанов Т.Р. Конечно-элементный алгоритм расчета эллипсоидальной оболочки при учете смещения как жесткого целого // ПММ. 2022, Т. 86. № 2. С. 1749-1757.
  25. 25. Николаев А.П., Киселев А.П., Гуреева Н.А., Киселева Р.З. Расчет композиционных инженерных конструкций на основе метода конечных элементов. Волгоград: ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ Нива, 2016. 128 с.
  26. 26. Джабраилов А.Ш., Николаев А.П., Клочков Ю.В., Гуреева Н.А. Учет смещения как твердого тела в алгоритме МКЭ при расчете оболочек вращения// Изв. РАН. МТТ. 2023. № 6. С. 1946-1959.
  27. 27. Седов Л.И. Механика сплошной среды. М.: Наука, 1994. 560 с.
  28. 28. Papenhausen J. Eine energiegrechte, incrementelle for mulierung der geometrisch nichtlinearen Theorie elastischer Kontinua und ihre numerische Behandlung mit Hilfe finite Elemente. “Techn. - Wiss. Mitt. Jnst. Konstr. Jngenierlau Ruhr. - Univ. Bochum”, 1975, № 13, III, 133 s.
  29. 29. Рудицкий М.Н., Артёмов П.Я., Любошиц М.И. Справочное пособие по сопротивлению материалов. Изд. Высшая школа, Минск: 1970. 630 с.
QR
Translate

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library