Общая и местная устойчивость оболочек

ОБЩАЯ И МЕСТНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ОБОЛОЧЕК [c.1015]

Общая и местная устойчивость тонкостенных стержней. Для облегчения силовых конструкций, работающих на сжатие, широко используют тонкостенные стержни разнообразных поперечных сечений. Типичные формы поперечных сечений таких стержней показаны на рис. 3.24, б. Тонкостенные стержни]можно применять в качестве самостоятельно работающих элементов и элементов жесткости, подкрепляющих тонкие пластины и оболочки. В том и [c.115]

Сечения деталей конструкций, работающих на продольный изгиб, будут наивыгоднейшими, если материал разнесен от нейтральной оси так, чтобы допустимые критические напряжения общей и местной устойчивости были одинаковы. Например, гофрирование труб увеличивает местную жесткость оболочки и позволяет расширить диапазон их применения. [c.284]

При расчетах трехслойных панелей и оболочек и их элементов на общую и местную устойчивость сперва находят значения критических нагрузок в предположении идеализированной упругой работы конструкции. При помощи пересчета этих значений определяют действительные критические нагрузки с учетом реальной работы конструкции (в том числе при выходе материала за пределы пропорциональности). [c.256]

Исследование устойчивости подкрепленных оболочек сводится обычно к решению двух задач к исследованию местной устойчивости оболочки в пролетах между подкреплениями и к исследованию общей потери устойчивости, связанной с изгибом и кручением подкрепляющих элементов. Это разделение задач общей и местной устойчивости иллюстрируется фиг. 693 и 694 настоящей главы. [c.1035]

Расчет панельных отсеков, работающих при осевом сжатии, производится на общую устойчивость (как конструктивно-анизотропной оболочки) и на местную устойчивость, определяемую устойчивостью элементов панелей. При расчете баков вафельной конструкции была получена формула для критической погонной сжимающей силы при [c.324]

С точки зрения рационального использования материала в конструкции выгодно подбирать сечения так, чтобы напряжения были большими. При заданных величинах L, Е и силе F большие напряжения по соотношению (12.38) соответствуют большим размерам сечения при малых толщинах. Стержень при этом становится оболочкой. Оказываются. возможными формы потери устойчивости, характерные для оболочек (ромбовидные вмятины, гофры). Потерю устойчивости такого вида для элементов фермы называют местной, в отличие от потери общей устойчивости стержня. Осевые сжимающие напряжения, соответствующие потере местной устойчивости цилиндрической оболочки, определяют по формуле [c.332]

Под вафельными оболочками будем понимать конструктивно-ортотропные оболочки с часто расположенным подкрепляющим набором, изготовленным заодно со стенкой. Наблюдается общая потеря устойчивости — выпучивание стенки вместе с подкрепляющими ребрами и местное выпучивание стенки, ограниченной ребрами. [c.48]

Изложенные эксперименты позволяют высказать следующие рекомендации. Необходимо с осторожностью подходить к проектированию оболочек со сравнительно высокими и узкими ребрами при высоком уровне действующих напряжений. Как показывают оценки, местная устойчивость ребер исключена при выполнении условия S > 8. Рекомендуется также обеспечить превышение критической нагрузки местной устойчивости по отношению к общей на 10. .. 15%. [c.53]

Для оболочки, подкрепленной шпангоутами, возможны общая потеря устойчивости вместе со шпангоутами и местная — в пролете между шпангоутами. Последнее можно рассматривать как потерю устойчивости неподкрепленной оболочки. В расчетах местной устойчивости используют зависимости для схем с шарнирно-опертыми краями. Это положение дает надежные результаты, что подтверждается многочисленными экспериментами на различных конструкциях, в которых выбор подкрепляющих шпангоутов производился из условия обеспечения общей устойчивости. [c.83]

Идеальные оболочки с кольцевыми ребрами, изготовленными как одно целое со стенкой (см. рис. 16), по массе практически равноценны вафельным. Их применение целесообразно при сравнительно малых давлении и радиусе кривизны. Они обладают малой чувствительностью к общим несовершенствам. Местная потеря устойчивости стенки приводит к разрушению всего отсека, что не характерно для вафельных оболочек. Поэтому при напряженном состоянии, близком к пределу текучести, и при наличии конструктивных элементов, создающих местные несовершенства, предпочтительно вафельное подкрепление. [c.97]

Элементы конструкций камер сгорания в виде тонких оболочек, как правило, подкреплены ребрами жесткости (см. рис. 8.29). Для тонких оболочек возможны два вида потери устойчивости местные выпучивания и деформация между ребрами жесткости и общая потеря устойчивости оболочки с подкрепляющими ребрами. [c.439]

При этом следует помнить, что разделение потери устойчивости подкрепленной оболочки на местную и общую условны, поскольку реальная подкрепленная оболочка является единой упругой системой и всякая потеря устойчивости общая. Термины [c.289]

При расчете на общую устойчивость замкнутые цилиндрические и конические гофрированные отсеки рассматривают как конструктивно-ортотропные оболочки. Задача выбора профиля гофра состоит в том, чтобы обеспечить высокие местные критические напряжения плоских и скругленных элементов гофра. Гофрированные панели, применяемые в качестве обшивки и имеющие по краям силовые элементы, рассчитывают как конструктивно-анизотропные пластины или пологие оболочки. При ориентировке гофров вдоль действия сжимающей нагрузки удается получить весьма высокие критические напряжения. Относительные критические напряжения можно повысить до значения 0, /0 = 0,7. .. 0,8. Для отсеков, нагруженных преимущественно осевым сжатием, конструкция с продольным направлением гофров является одной из наиболее эффективных в весовом отношении. [c.317]

Прежде всего задача оптимизации должна решаться в общей постановке теоретическое исследование возможностей рассма три-ваемой конструкции — установление оптимальных параметров. Исследование не должно быть ограничено какими-либо условиями, не существенными для установления оптимальной конструкции. Например, масса вафельной или трехслойной оболочки определяется только из условия обеспечения общей потери устойчивости, местная же устойчивость стенки обеспечивается соответствующим конструированием без дополнительных затрат массы. Аналогично масса трехслойной оболочки зависит в основном от разноса несущих слоев, модуля упругости заполнителя на сдвиг и его плотности. Практические же условия реализации конструкций обычно накладывают ряд таких ограничений, как прочность материала, прочность соединения слоев, технологические и конструктивные [c.24]

Интересен следующий эксперимент, характеризующий потенциальную надежность вафельных оболочек при высоких ребрах, в котором Л/s = 10,9 ( ) = 9,5, ф = 0,08) и s/б = 0,75. Общей потере устойчивости предшествовала местная в отдельных ячейках, при этом снижение коэффициента к составляло около 20%. [c.53]

В экспериментальных конструкциях выполнялось условие Гкр. м-В ряде оболочек общей потере устойчивости предшествовала местная, в других — этн формы проявлялись одновременно или общая происходила без местной (визуально ие отмечалась). Можно предположить, что выполнение условия равно-прочности также приводило к снижению коэффициента к. [c.53]

Для многих силовых элементов конструкций — шпангоутов, стрингеров, плоских пластинок, цилиндрических оболочек и т. п.— условием, определяющим их работоспособность, является местная или общая жесткость (устойчивость), определяемая их конструктивной формой, схемой напряженного состояния и т. д., а также и свойствами материала. Как было отмечено, показателем жесткости материала является модуль нормальной упругости, часто называемый модулем жесткости. Среди главных конструкционных материалов наиболее высокое значение модуля Е имеет сталь, наиболее низкое— магниевые сплавы и стеклопластики. Однако оценка этих материалов существенно изменяется при учете их плотности (удельного веса) и использовании критериев удельной жесткости и-устойчивости Е у, (табл. 7). [c.112]

Тонкие оболочки с весьма малой изгибной жесткостью (часто именуемые мягкими ) рассчитываются в основном по безмоментной теории. Для них является характерным более или менее равномерно распределенное внутреннее давление. В общем случае равновесного состояния в оболочке образуются две зоны растянутая и складчатая . В складчатой зоне одно из главных безмоментных усилий равно нулю (складки образуются из-за местной потери устойчивости), а другое — положительно. Граница между этими зонами, конечно, заранее не известна. [c.246]

Жесткость конструкции. Для многих силовых элементов конструкций — шпангоутов, стрингеров, плоских пластинок, цилиндрических оболочек и т. п. — условием, определяющим их работоспособность, является местная или общая жесткость (устойчивость), определяемая их конструктивной формой, схемой напряженного состояния и т, д., а также и свойствами материала. Как было отмечено в гл. 3, показателем жесткости материала является модуль нормальной упругости Е (модуль жесткости) — структурно нечувствительная характеристика, зависящая только от природы материала. [c.279]

При суммарном воздействии нормальных сил и изгибающих моментов на элемент 1 сечения пологой оболочки оказываются полностью сжатыми. Прочность оболочки здесь необходимо проверять по сопротивлению бетона двухосному сжатию у более напряженной грани сечения. Армирование этой области оболочки, как правило, определяется не условием ее прочности при загружении общими нагрузками, а условиями устойчивости и прочности при местных нагрузках большой интенсивности, производственно-технологическими и конструктивными требованиями. [c.136]

Выражение (22), определяющее критическое состояние оболочки при осевом сжатии и равномерном давлении, может быть применено такл<е и в некоторых других случаях,выходящих за рамки исходных предпосылок. Эта возможность определяется тем, что во многих случаях длина волн складчатости при потере устойчивости оказывается существенно меньше общих размеров оболочки. Поэтому ее критическое состояние может быть оценено в первом приближении в функции местных напряжений и вне зависимости от граничных условий. Так, например, на фиг. 707 показана цилиндрическая оболочка, нецентрально нагруженная осевой силой. Допуская ошибку [c.1030]

Из общего уравнения (7. 52) легко получается как уравнение местной потери устойчивости цилиндрической оболочки, так и уравнение, соответствующее полубезмоментной теории. [c.134]

Ограничения (9.15.18) определяются условиями прочности обшивки и подкрепляющих элементов, общей и местной устойчивости конструкции, а также наличием специфических рм разрушения, зависящих от типа подкреплений и материалов конструкции. Для сгрингерно-шпангоутной оболочки условия прочности находятся в предположении о совместном деформировании обшивки и подкрепляющих ребер. Нагрузки распределяются между элементами конструкции пропорционально их жесткостям предельное значение параметра нагрузки определяется сравнением действующих и предельных напряжений для многослойной обшивки (см. выше) и ребер. [c.237]

Сплошностенчатые подъемные стрелы (рис, 111.14.11, ) имеют один-два пояса из труб (рис. 111.4.12, г) или оболочек (рис. III.4.12, д). О расчете поясов-оболочек на общую и местную устойчивость с учетом начальных искривлений и вмятин см. [3]. [c.507]

Местная устойчивость. Кроме общей потери устойчивости всего отсека может произойти местная потеря устойчивости элементов стенки отсека. Следует отметить, что выражения общая и местная здесь довольно условны, поскольку весь отсек является единой упругой си-стемой"и всякая его потеря устойчивости является, строго говоря, общей. Но эти выражения удобны, так как они хорошо отражают качественную сторону задачи при общей потере устойчивости отсек деформируется как ортотропная оболочка с образованием п окружных волн и одной полуволны в продольном направлении (см. 8.4), причем значение критического давления определяется интегральными жесткостями и стенки отсека местная потеря устойчивости связана с локальным деформированием элементов конструкции стенки отсека, и критическое давление определяется геометрическими и жест-костными характеристиками этих элементов. [c.336]

Оценочный расчет конической стабилизирующей юбки. Цель такого расчета — найти критические нагрузки общей и местной потери устойчивости конструкции стабилизирующей юбки. При расчете на общую устойчивость моншо (в запас устойчивости) заменить коническую оболочку ортотропной полубезмоментной цилиндрической оболочкой, как показано пунктиром на рис. 13.1, а. Радиус такой экви-валетной ортотропной цилиндрической оболочки равен максимальному радиусу конической оболочки, а жесткостиые характеристики и подсчитывают в зависимости от консгрукции стенки стабилизирующей юбки по формулам, приведенным в 13.4. Затем для определения критического давления эквивалентной цилиндрической оболочки следует [c.345]

А. П. Прусаков, 1949). В этих и многих последующих работах за основу построения расчетных соотношений была принята система гипотез Кирхгофа — Лява для целого пакета. Главное внимание в первое время было уделено трехслойным пластинкам и прежде всего вопросам устойчивости (общей и местной потери устойчивости несущих слоев). Перечень работ этого времени можно найти в соответствующем разделе обзорной статьи Л. М. Куршина (1962). Проблемы и результаты расчета слоистых оболочек освещены весьма подробно также в монографии и обзорах С. А. Амбарцумяна (1961, 1962, 1964), а достаточно богатый к этому времени справочный материал по формулам расчета и экспериментам — в книге А. Я. Александрова, Л. Э. Брюкнера, Л. М. Куршина и А. П. Пру-сакова (1960). [c.260]

Отметим, что обычную уточненную теорию оболочек вполне можно использовать для анализа трехслойных конструкций, если иметь в виду, что их жесткость при изгибе и кручении обеспечивается несущими слоями, а сдвиг по толщине имеет место в слое (или слоях) заполнителя. Относительно небольшую нормальную деформацию заполнителя в большинстве случаев можно не учитывать. Однако этим эффектом нельзя пренебрегать при исследовании местной формы потери устойчивости (сморщивание обшивки). Так, универсальная теория, предложенная в работе Бар-телдса и Майерса [27], которая позволяет описать как местную, коротковолновую (сморщивание обшивки), так и длинноволновую (общую) формы потери устойчивости, учитывает податливость заполнителя в нормальном направлении. [c.247]

Условия неразрушения оболочки записаны в виде двух неравенств условия недопустимости разрыва материала (прочность" и условия сохранения прямолинейной формы равновесия (устойчивость). Для анализа связи между ними использован летод статистическоги моделирования процесса нагружения и разрушения оболочки. Сделан вывод что для гладких оболочек условия неразрушения по прочности и устойчивости независимы, а для подкрепленных - сильно связаны при разрушении по местной форме потери устойчивости и независ мы при разрушении по общей форме потери устойчивости. Табл.2. [c.134]

На рис. 12.15, а приведена схема работающего на внешнее давление цилиндрического отсека, выполненного в виде тонкой обшивки, подкрепленной поперечным силовым набором (шпангоутами). Пунктиром показаны возможные формы потери устойчивости общей 1, когда обшивка деформируется вместе со шпангоутами, и местной 2, когда шпангоуты практически остаются круговыми, а деформируется в основном обшивка между ними. На рис. 12.15, б изображен типичный график зависимости критического давления подкрепленной оболочки от изгибнокжесткости шпаигоутов Я/щ. При относительно малой жесткости шпангоутов происходит общай потеря устойчивости (участок /), при этом увеличение жесткости EJ приводит к росту критического давления. Через EJq обозначено такое значение изгибной жесткости шпангоутов, когда критическое значение давления общей потери ус- [c.336]

Устойчивость круговых замкнутых подкрепленных оболочек. Прн определении критических нагрузок и несущей способности подкрепленных оболочек и выборе оптимальных соотношений между размерами обшивки и подкрепляющих элементов возможны два подхода. Если ребра находятся на большом расстоянии одно от другого, то их рассматривают как дискретные элементы в этом случае задача об устойчивости оболочки рассматривается в строгой постановке с учетом взаимодействия между оболочкой и подкреплениями. Если ребра расположены достаточно часто, то используют другую расчетную схему, когда путем размазывания жесткости ребер переходят к модели конструктивно анизотропной оболочки. При определении расчетной схемы часто исходят из соотношения между длино11 волны, образующейся при выпучивании подкрепленной оболочки, и шагом ребер. Полагают, что в тех случаях, когда шаг ребер в несколько раз меньше длины волны, может быть принят второй путь, основанный на переходе к модели анизотропной оболочки. Но, по-видимому, такой критерий является недостаточным. Его необходимо дополнить требованием, чтобы критическая нагрузка, соответствующая местной потере устойчивости обшивки, была больше величины критической нагрузки при общем выпучивании подкрепленной оболочки. Если геометрические параметры оболочки и подкрепляющих ребер таковы, что местная потеря устойчивости предшествует общей, то даже в случае образования значительных по своим размерам вмятин, захватывающих несколько ребер, замена подкрепленной оболочки анизотропной моделью может привести к существенной погрешности. [c.153]

Постановка задачи. Модели оптимизации оболочек, подкрепленных ребрами жесткости (шпангоутами и стрингера.мн), в сравнении с аналогичными. моделями для гладких оболочек имеют некоторые особенности. Во-первых, при оптимизации ребристых оболочек возникает необходимость учета существенно большего числа предельных состояний конструкции, поскольку помимо общей потери устойчивости воз.можны местные (как для обшивки, так и для ребер) и связные формы потери устойчивости (рис. 5.5). Во-вторых, если оптимизируется схема подкрепления оболочки, то в число опти.мизируемых параметров следует включить существенно дискретный параметр — число элементов подкрепления, вследствие чего модель оптимизации оболочки, подкрепленной ребрами жесткости, приобретает поливариантный характер. [c.229]

В этой главе вариационны.м методом получены основные дифференциальные уравнения конечного прогиба тонких упругих пологих трехслойнух оболочек несимметричной структуры, состоящих из изотропных несущих слоев и трансверсально изотропного заполнителя. В дальнейшем на основе нелинейных урав-лений введены линейные уравнения местной потери устойчивости. При построении уравнений для несущих слоев используются гипотезы Кирхгоффа — Лява о прямой нормали, для заполнителя — гипотеза о несжимаемости материала в поперечном направлении, и предполагается, что деформация поперечного сдвига по толщине заполнителя распределена по некоторому известному закону. Кроме того, для всех трех слоев принят общий приведенный коэффициент Пуассона V. Теория, не содержащая последнего допущения, при предпосылках, указанных выше, изложена в работах 112, 13, 14]. [c.49]

ШИ относительных перемещений точек при деформации можно пренебречь. Остальные гипотезы, к-рыми пользуется С. м., здесь устранены первоначально в развитии теории упругости они или подтверждаются вполне, или частью, с известным приближением, или отвергаются в связи с анализом отдельных деформаций. Элементарные теории растяжения, кручения круглых брусков, чистого изгиба вполне согласуются с теорией упругости. Изгиб в присутствии срезывающих сил, как оказывается, подчиняется закону прямой линии гипотеза Навье), но не закону плоскости (гипотеза Бернулли). Касательные напряжения при изгибе распределяются по закону параболы, но только в тех сечениях, которые имеют незначительную толщину при большой высоте (узкие прямоугольники). В других сечениях закон распределения касательных напряжений совершенно иной. Для балок переменного сечения, к к-рым в элементарной теории прилагают закон прямой линии и параболы, теория -упругости дает другие решения в этих решениях значения напряжений и деформаций гораздо выше, чем по элементарной теории следует. Общепринятый способ расчета пластин по Баху как обыкновенных балок не оправдывается теорией упругости. Ф-лы С. м. для кручения некруглых стержней не соответствуют таковым в теории упругости. Теория изгиба кривых стержней решительно не совпадает с элементарной теорией Баха-Баумана, но результаты расчета по строгой теории и на основании гипотезы плоских сечений достаточно близки. Поставлена и разрешена для ряда случаев задача о распределении местных напряжений (в местах приложения нагрузки или изменения сечения), к-рая совершенно недоступна теории С. м. Вопрос об устойчивости деформированного состояния, элементарную форму которого представляет в С.м. продольный изгиб, получил в теории упругости общее решение Бриана (Bryan), Тимошенко и Динника. Помимо многочисленных форм устойчивости стержня, сжатого сосредоточенной силой, изучены также явления устойчивости стержней переменного сечения под действием равномерно распределенных сил и другие явления устойчивости балок при изгибе, равномерно сжатой трубы, кольца, оболочек, длинного стержня при скручивании и пр. Теория упругого удара— долевого, поперечного—занимает большое место в теории упругости и включает все большее и большее чис-чо технически важных случаев. Теория колебаний получила настолько прочное положение в теории упругости и в практи-тсе, что методы расчета на ко.чебания проникают область С. м., конечно в элементарном виде. Изучены распространение волны в неограниченной упругой среде (решение Пуассона и Кирхгофа), движение волны по поверхности изотропной среды (решение Релея), волны в всесторонне ограниченных упругих системах с одной, конечно многими и бесконечно многими степенями свободы. В связи с этим находятся решения, относящиеся к колебаниям струн, мембран и оболочек, различной формы стержней, пружин и пластин. [c.208]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...