СКІНЧЕННОЕЛЕМЕНТНИЙ АНАЛІЗ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ПЛАСТИНИ З КРУГОВИМ ОТВОРОМ І ВКЛЮЧЕННЯМ ІЗ ФУНКЦІОНАЛЬНО-ГРАДІЄНТНОГО МАТЕРІАЛУ

  • Б. І. Терьохін Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара
  • Е. Л. Гарт Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара
Ключові слова: пружна пластина; круговий отвір; включення; функціонально-градієнтний матеріал; коефіцієнт концентрації напружень; метод скінченних елементів.

Анотація

Проведено комп’ютерне моделювання поведінки тонкої пружної прямокутної пластини з круговим отвором і включенням із функціонально-градієнтного матеріалу. Із застосуванням методу скінченних елементів досліджено вплив геометричних (ширина) і механічних (модуль пружності) параметрів включення на концентрацію напружень навколо отвору при завданні різних законів змінення модуля пружності функціонально-градієнтного матеріалу. Здійснено порівняльний аналіз результатів у разі наявності включення із однорідного та із функціонально-градієнтного матеріалів. Подано рекомендації щодо зниження концентрації напружень.

Посилання

1. Аналитические решения смешанных осесимметричных задач для функционально-градиентных сред / С.М. Айзикович [и др.]. М.: Физматлит, 2011. 192 с.
2. Васидзу К. Вариационные методы в теории упругости и пластичности: Пер. с англ. М.: Мир, 1987. 542 с.
3. Гарт Э. Л. Конечноэлементный анализ плоскодеформируемых сред с включениями // Вісник Дніпропетр. ун-ту. Сер.: Механіка. 2011. Вип. 15. Т. 2. С. 39–47.
4. Гарт Е. Л., Гудрамович В. С. Проекційно-ітераційні схеми реалізації методу скінченних елементів в задачах деформування пластин з отворами та включеннями // Матем. методи і фіз.-мех. поля. 2013. Т. 56. № 2. С. 48–59.
5. Гарт Е. Л., Пацюк А. Г., Бейцун В. С. Комп’ютерне моделювання задачі двошарового підкріплення // Проблеми обчислювальної механіки і міцності конструк¬цій: зб. наук. праць. Дніпро: Ліра. 2020. Вип. 31. С. 31–43. https://doi.org/10.15421/4220003
6. Гарт Е. Л., Терьохін Б. І. Вибір раціональних параметрів підкріплюючих елементів при комп’ютерному моделюванні поведінки циліндричної оболонки з двома прямокутними отворами // Проблеми обчислювальної механіки і міцності конструк¬цій: зб. наук. праць. Дніпро: Ліра. 2019. Вип. 30. С. 19–32.
7. Гарт Е. Л., Терьохін Б. І. Концентрація напружень в однорідній пластині з круговим отвором, підкріпленим включенням із функціонально-градієнтного матеріалу // Інформаційні технології в металургії та машинобудуванні ІТММ’2021: Матеріали міжнародної науково-технічної конференції (16–18 березня 2021 р., Дніпро). Дніпро: НМетАУ. 2021. С. 110–115. https://doi.org/10.34185/1991-7848.itmm.2021.01.013
8. Гарт Е. Л., Терьохін Б. І. Вплив включення із функціонально-градієнтного матеріалу на напружено-деформований стан однорідної пластини з круговим отвором // Математичні проблеми технічної механіки – 2021: Матеріали Міжнар. наук. конф. (13–16 квітня 2021 р.). Том 1. Дніпро, Кам’янське, 2021. С. 34–37.
9. Савин Г. Н. Распределение напряжений около отверстий. К.: Наукова думка, 1968. 888 с.
10. Савин Г. Н., Тульчий В. И. Пластинки, подкрепленные составными кольцами и упругими накладками. К.: Наукова думка, 1971. 268 с.
11. Тимошенко С. П., Гудьер Дж. Теория упру гости. М.: Наука, 1975. 576 с.
12. Gudramovich V. S., Gart É. L., Strunin K. А. Modeling of the behavior of plane-deformable elastic media with elongated elliptic and rectangular inclusions // Materials Science. 2017. Vol. 52. Iss. 6. Р. 768–774.
13. Hart E. L., Hudramovich V. S. Projection-iterative schemes for the realization of the finite-element method in problems of deformation of plates with holes and inclusions // J. Math. Sci. 2014. Vol. 203. No. 1. P. 55–69.
14. Hart E. L., Hudramovich V. S. Projection-iterative modification of the method of local variations for problems with a quadratic functional // J. Appl. Math. Mech. 2016. Vol. 80. Iss. 2. P. 156–163.
15. Hart Е. L., Hudramovich V. S. Projection-iterative schemes for the implementation of variational-grid methods in the problems of elastoplastic deformation of inhomogeneous thin-walled structures // J. Math. Sci. 2021. Vol. 254. No. 1. P. 21–38. https://doi.org/10.1007/s10958-021-05285-7
16. Hart E., Terokhin B. Influence of inclusion from functional-gradient material on stress concentration factor in a homogeneous plate with a circular hole // Science and practice: implementation to modern society: Proceedings of the 9th International Scientific and Practical Conference (April 18–19, 2021). Manchester, Great Britain: Peal Press Ltd, 2021. Р. 866–872. https://interconf.top/documents/2021.04.18-19.pdf
17. Haque A., Ahmed L., Ramasetty A. Stress concentrations and notch sensitivity in woven ceramic matrix composites containing a circular hole – an experimental, analytical, and finite element study // J. Amer. Ceramic Soc. 2005. Vol. 88. No. 8. P. 2195–2201.
18. Hudramovich V. S, Hart E. L, Marchenko O. A. Reinforcing inclusion effect on the stress concentration within the spherical shell having an elliptical opening under uniform internal pressure // Strength of Materials. 2021. Vol. 52. No. 6. Р. 832–842. https://doi.org/10.1007/s11223-021-00237-7
19. Kubair D. V., Bhanu-Chandar B. Stress concentration factor due to a circular hole in functionally graded panels under uniaxial tension // Intern. J. Mech. Sci. 2008. Vol. 50. P. 732–742.
20. Linkov A., Rybarska-Rusinek L. Evaluation of stress concentration in multi-wedge systems with functionally graded wedges // Intern. J. Engng Sci. 2012. Vol. 61. P. 87–93. https://doi.org/10.1016/j.ijengsci.2012.06.012
21. Mohammadi M., Dryden J. R., Jiang L. Stress concentration around a hole in a radially inhomogeneous plate // Intern. J. Solids Structures. 2011. Vol. 48. P. 483–491.
22. Yang Q., Gao C.-F., Chen W. Stress analysis of a functional graded material plate with a circular hole // Arch. Appl. Mech. 2010. Vol. 80. P. 895-907. https://doi.org/10.1007/s00419-009-0349-3
23. Zienkiewicz O. C., Taylor R. L. The finite element method for solid and structural mechanics. New York: Elsevier, 2005. 632 p.
Опубліковано
2021-12-13
Як цитувати
Терьохін, Б. І., & Гарт, Е. Л. (2021). СКІНЧЕННОЕЛЕМЕНТНИЙ АНАЛІЗ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ПЛАСТИНИ З КРУГОВИМ ОТВОРОМ І ВКЛЮЧЕННЯМ ІЗ ФУНКЦІОНАЛЬНО-ГРАДІЄНТНОГО МАТЕРІАЛУ. Проблеми обчислювальної механіки і міцності конструкцій, (33), 158-170. https://doi.org/10.15421/4221014

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають