Нелинейное деформирование и несущая способность четырехугольных композитных панелей

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Исследовано закритическое деформирование четырехугольных многослойных композитных панелей с учетом геометрической нелинейности при прогибах, соизмеримых с толщиной пластины. Решение задачи на собственные значения и собственный вектор осуществляется в перемещениях методом Релея–Ритца. Найдены зависимости амплитуды прогиба от контурных усилий, получены основные соотношения для оценки напряженно-деформированного состояния композитных четырехугольных панелей с произвольными граничными условиями после потери устойчивости при сжатии и сдвиге. На основании критериев прочности анизотропных материалов определены разрушающие усилия после потери устойчивости.

About the authors

Н. С. Азиков

Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН

Email: allzin@yandex.ru
Russian Federation, Москва

A. В. Зинин

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)

Author for correspondence.
Email: allzin@yandex.ru
Russian Federation, Москва

References

  1. Ганиев Р. Ф., Глазунов В. А. Актуальные проблемы машиноведения и пути их решения // Инженерный журнал. 2015. № S11. С. 1.
  2. Васильев В. В. Механика конструкций из композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1988. 270 с.
  3. Turvey G., Marshall I. Buckling and postbuckling of composite plates. Netherlands: Springer Science+Business Media Dordrecht, 1995. 402 p.
  4. Xu J., Zhao Q., Qiao P. A critical review on buckling and post-buckling analysis of composite structures // Frontiers in Aerospace Engineering. 2013. V. 2 (3). P. 157.
  5. Ganiev R. F. Fundamental and Applied Problems of Nonlinear Wave Mechanics and Engineering: Groundbreaking Wave Technologies and Wave Engineering // J. of Mach. Manuf. and Reliab. 2019. V. 48. № 6. P. 477.
  6. Азиков Н. С., Зинин А. В., Гайдаржи Ю. В., Сайфуллин И. Ш. Прочность при закритическом деформировании косоугольных композиционных панелей // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2021. № 5. С. 62.
  7. Gupta A., Patel B., Nath Y. Postbuckling response of composite laminated plates with evolving damage // Int. J. of Damage Mechanics. 2014. V. 23 (2). P. 222.
  8. Азиков Н. С., Зинин А. В. Анализ свободных колебаний скошенной ортотропной композитной панели // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2022. № 5. С. 27.
  9. Azikov N., Zinin A., Gaidarzhi Y. Buckling and free vibration analysis of skew shallow composite panel // AIP Conf. Proceedings. 2023. V. 2507 (1): 040013. https://doi.org/10.1063/5.0109355
  10. Liu L., Guan Z. Influence of Fillers on the Post-buckling Behavior of the Hat-Stiffened Composite Panels // Int. J. of Aeronautical and Space Sciences. 2023. V. 424 (5). P. 00607–2. https://doi.org/10.1007/s42405-023-00607-2
  11. Сухотерин М. В., Барышников С. О., Потехина Е. В. О расчетах пластин по сдвиговым теориям // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. 2015. № 2 (30). С. 81.
  12. Haldar S., Pal S., Kalita K., Sagunthala R. Free vibration of skew laminates – a brief review and some benchmark results // Int. J. of Maritime Engineering. 2019. V. 161. Part A4. P. 357.
  13. Cen S., Shang Y. Developments of Mindlin-Reissner Plate Elements // Mathematical Problems in Engineering. 2015. V. 1. P. 1.
  14. Nguyen T., Thai C., Nguyen-Xuan H. On the general framework of high order shear deformation theories for composite plate structures: a novel unified approach // Int. J. of Mechanical Sciences. 2016. V. 110 (242). P. 55.
  15. Shabanijafroudi N., Jazouli S., Ganesan R. Effect of rotational restraints on the stability of curved composite panels under shear loading // Acta Mechanica. 2020. V. 231. P. 1805. https://doi.org/10.1007/s00707-020-02620-y
  16. Chen Q., Qiao P. Buckling and postbuckling of rotationally-restrained composite plates under shear // Thin-Walled Structures. 2021. V. 161. 107435.
  17. Oliveri V., Milazzo A. A. Rayleigh-Ritz approach for postbuckling analysis of variable angle tow composite stiffened panels // Computers & Structures. 2018. V. 196. P. 263.
  18. Yas M. H., Bayat A., Kamarian S. et al. Buckling Analysis and Design Optimization of Trapezoidal Composite Plates under Hygrothermal Environments // Composite Structures. 2023. V. 315 (3). 116935.
  19. Shufrin I., Rabinovitch O., Eisenberge M. A semi-analytical approach for the geometrically nonlinear analysis of trapezoidal plates // Int. J. of Mechanical Sciences. 2010. V. 52 (12). P. 1588.
  20. Watts G., Kumar R., Patel S. N., Singh S. Dynamic instability of trapezoidal composite plates under non-uniform compression using moving kriging based meshfree method // Thin-Walled Structures. 2021. V. 164. 107766.
  21. Daripa R., Singha M. K. Influence of corner stresses on the stability characteristics of composite skew plates // Int. J. of Non-Linear Mechanics. 2009. V. 44 (2). P. 138.
  22. Kumar A., Singha M., Tiwari V. Nonlinear bending and vibration analyses of quadrilateral composite plates // Thin-Walled Structures. 2017. V. 113. P. 170.
  23. Лурье А. И. Теория упругости. М.: Наука, 1970. 940 с.
  24. Маделунг Э. Математический аппарат физики. М.: Наука, 1968. 620 с.
  25. Azikov N. S., Zinin A. V. A Destruction Model for an Anisogrid Composite Structure // J. of Mach. Manuf. and Reliab. 2018. V. 47. № 5. P. 427.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Geometric parameters and coordinate systems of the panel and the elementary composite layer.

Download (103KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Calculated values ​​of critical Tξ* (a) and ultimate forces Tξразр (b) under compression: 1 – hinged fastening; 2 – mixed fastening.

Download (85KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The influence of the panel fastening scheme on the magnitude of critical Tξ* – (1) and destructive Tξразр – (2) shear loads: (a) – hinged support; (b) – mixed support.

Download (91KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Comparison of ultimate forces under compression 1 and shear 2 according to the material continuity criterion: (a) – hinged support; (b) – mixed support.

Download (91KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences