Academic Journal
Application of the finite element moment scheme to the investigation of thin elastic shells of inhomogeneous structure
| Title: | Application of the finite element moment scheme to the investigation of thin elastic shells of inhomogeneous structure |
|---|---|
| Source: | Management of Development of Complex Systems; No. 53 (2023); 52-62 Управление развитием сложных систем; № 53 (2023); 52-62 Управління розвитком складних систем; № 53 (2023); 52-62 |
| Publisher Information: | Kyiv National University of Construction and Architecture, 2023. |
| Publication Year: | 2023 |
| Subject Terms: | універсальний просторовий скінченний елемент, step-variable thickness, thermo-mechanical load, postbuckling behavior, finite element moment scheme, universal 3D finite element, термосилове навантаження, моментна схема скінченних елементів, shell, геометрично нелінійне деформування, стійкість, коливання, geometrically nonlinear deformation, оболонка, buckling, ступінчасто-змінна товщина, vibration, закритична поведінка |
| Description: | The work is devoted to the problem of developing a universal method for studying the deformation, buckling, postbuckling behavior and vibrations of thin and medium-thickness shells of complex shape and structure under the action of mechanical and thermal loads. A wide class of shells is considered: of constant and smooth-variable thickness, with ribs and cover plates, channels and cavities, holes, sharp bends of the mid-surface, and with a multilayer structure of the material. The method is based on the positions of the 3D geometrically nonlinear theory of thermoelasticity without the use of simplifying hypotheses of the theory of shells. The development of the computational model is based on the use of a universal isoparametric spatial finite element with multilinear shape functions, which is the same for all sections of the shell with stepwise variable thickness. The governing equations are constructed in accordance with the requirements of the finite element moment scheme. The mid-surface of the shell’s casing is taken as a single reference surface. All matrices of governing equations for a universal spatial multilayer finite element are obtained in explicit form by analytical integration. This speeds up the execution of calculations in the algorithmic implementation of the method. Such an approach, based on a unified methodology, makes it possible to study the behavior of multilayer shells with different geometric features in terms of thickness under complex thermo-mechanical loading. Робота присвячена проблемі розробки універсального методу дослідження деформування, стійкості, закритичної поведінки та коливань тонких і середньої товщини оболонок складної форми та структури при дії силових і температурних навантажень. Розглянуто широкий клас оболонок: сталої та гладко-змінної товщини, з ребрами і накладками, каналами і виїмками, отворами, зі зламами серединної поверхні, з багатошаровою структурою матеріалу. Методика дослідження базується на геометрично нелінійних співвідношеннях тривимірної теорії термопружності без застосування спрощуючих гіпотез теорії оболонок. Побудова розрахункової моделі ґрунтується на застосуванні універсального ізопараметричного просторового скінченного елемента з полілінійними функціями форми, який є єдиним для всіх ділянок оболонки ступінчасто-змінної товщини. Розв’язувальні співвідношення побудовано відповідно до положень моментної схеми скінченних елементів. За поверхню відліку взято серединну поверхню обшивки оболонки. Для універсального просторового багатошарового скінченного елемента усі матриці розв'язувальних співвідношень отримані в явному вигляді шляхом аналітичного інтегрування. Це прискорює виконання обчислень при алгоритмічній реалізації методу. Такий підхід, заснований на єдиній методології, надає можливість досліджувати поведінку багатошарових оболонок з різними геометричними особливостями за товщиною, що перебувають під дією складного термосилового навантаження. |
| Document Type: | Article |
| File Description: | application/pdf |
| Language: | Ukrainian |
| ISSN: | 2219-5300 2412-9933 |
| Access URL: | http://mdcs.knuba.edu.ua/article/view/282608 |
| Rights: | CC BY NC ND |
| Accession Number: | edsair.scientific.p..766f70a1b1b7621fef458b33fc0b3491 |
| Database: | OpenAIRE |
| ISSN: | 22195300 24129933 |
|---|