Solution of combined boundary value problems for anisotropic rotation bodies with mass forces
UDC
539.3EDN
KQPPZIDOI:
10.31429/vestnik-16-2-21-29Abstract
The aim of the work is to determine the stress-strain state of anisotropic bodies of revolution under the action of mass forces and external conditions of a physical and geometrical nature in a combined formulation.
The task is ensured by the development of the method of boundary states, based on the concepts of spaces of internal and boundary states. The theory of the formation of the basis of the space of internal states, which includes displacements, deformations, stresses and mass forces, is constructed. A common basis is a combination of two bases. The first is formed for the case of plane deformation from the action of only mass forces, based on the application of the application of fundamental polynomials. Further, on its basis, according to the method of integral overlays, a basis of internal spatial states is induced. The second is the basis of internal states in the classical boundary value problem for transversely isotropic bodies. After orthogonalization of the common basis, where the inner energy of elastic deformation acts as the scalar product, the desired state is determined by a Fourier series, the coefficients of which are defined integrals. Checking the adequacy of the solution is carried out by comparing a given field of mass forces with that obtained, as well as by comparing the specified boundary conditions with the resulting solutions.
Solutions of problems with different combinations of boundary conditions for a circular cylinder of rock with the corresponding conclusions are given. Presents a graphical visualization of the results.
Keywords:
anisotropy, mixed problems, boundary state method, mass forces, axisymmetric problems, boundary value problemsFunding information
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ (проект 19-41-480003 "р_а").
References
- Голоскоков Д.П., Данилюк В.А. Моделирование напряженно-деформированного состояния упругих тел с помощью полиномов // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. 2013. № 1. С. 8–14. [Goloskokov, D.P., Daniliuk, V.A. Modelirovanie napriazhenno-deformirovannogo sostoianiia uprugikh tel s pomoshch'iu polinomov [Modeling of the stress-strain state of elastic bodies with the help of polynomials]. Vestnik gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota im. admirala S.O. Makarova [Bulletin of the adm. Makarov's State University of Maritime and River Fleet], 2013, no. 1, pp. 8–14. (In Russian)]
- Агаханов Э.К., Магомедэминов Н.С. Условия эквивалентности воздействий для перемещений // Вестник ДГТУ. Технические науки. 2007. № 12. С. 27–28. [Agakhanov, E.K., Magomedeminov, N.S. Usloviia ekvivalentnosti vozdeistvii dlia peremeshchenii [Equivalence conditions for impacts for displacements]. Vestnik DGTU. Tekhnicheskie nauki [Bulletin of the Don State Technological University. Technical science], 2007, no. 12, pp. 27–28. (In Russian)]
- Стружанов В.В. О решении краевых задач теории упругости методом ортогональных проекций // Математическое моделирование систем и процессов. 2004. № 12. С. 89–100. [Struzhanov, V.V. O reshenii kraevykh zadach teorii uprugosti metodom ortogonal'nykh proektsii [On the solution of boundary value problems of the theory of elasticity by the method of orthogonal projections]. Matematicheskoe modelirovanie sistem i protsessov [Mathematical modeling of systems and processes], 2004, no. 12, pp. 89–100. (In Russian)]
- Айзикович С.М., Кренев Л.И., Трубчик И.С. Контактные задачи для упругих оснований с функционально-градиентными покрытиями сложной структуры // Изв. Сарат. ун-та. Сер. Математика. Механика. Информатика. 2009. Т. 9. Вып. 4, ч. 2. С. 3–8. [Ayzikovich, S.M., Krenev, L.I., Trubchik, I.S. Kontaktnyye zadachi dlya uprugikh osnovaniy s funktsional'no-gradiyentnymi pokrytiyami slozhnoy struktury [Contact problems for elastic bases with functionally gradient coatings of complex structure]. Izvestiya Saratovskogo universiteta. Seriya Matematika. Mekhanika. Informatika [News of Saratov University. Mathematics. Mechanics. Computer science], 2009, vol. 9, no. 4, pt. 2, pp. 3–8. (In Russian)]
- Вестяк В.А., Тарлаковский Д.В. Нестационарное осесимметричное деформирование упругой толстостенной сферы под действием объемных сил // Прикладная механика и техническая физика. 2015. Т. 56. № 6. С. 59–69. [Vestyak, V.A., Tarlakovskii, D.V. Unsteady axisymmetric deformation of an elastic thick-walled sphere under the action of volume forces [Unsteady axisymmetric deformation of an elastic thick-walled sphere under the action of bulk forces]. J. of Appl. Mechanics and Technical Physics, 2015, vol. 56, no. 6, pp. 59–69.]
- Фукалов А.А. Задачи об упругом равновесии составных толстостенных трансверсально-изотропных сфер, находящихся под действием массовых сил и внутреннего давления, и их приложения // ХI Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики: сборник докладов. Казань, 20–24 августа 2015 г. С. 3951–3953. [Fukalov, A.A. Zadachi ob uprugom ravnovesii sostavnykh tolstostennykh transversal'no-izotropnykh sfer, nakhodyashchikhsya pod deystviyem massovykh sil i vnutrennego davleniya, i ikh prilozheniya [Problems of elastic equilibrium of composite thick-walled transversely isotropic spheres under the action of mass forces and internal pressure, and their applications]. XI Vserossiyskiy s"yezd po fundamental'nym problemam teoreticheskoy i prikladnoy mekhaniki [Proc. of XI Russian Congress of the fundamental problems of theoretical and applied mechanics]. Kazan, 2015, pp. 3951–3953. (In Russian)]
- Левина Л.В, Кузьменко Н.В. Обратный метод эффективного анализа состояния упругого тела от массовых сил из класса непрерывных // ХI Всероссийский съезд по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики: сборник докладов. Казань, 2015. С. 2276–2278. [Levina, L.V., Kuzmenko, N.V. Obratnyi metod effektivnogo analiza sostoianiia uprugogo tela ot massovykh sil iz klassa nepreryvnykh [The inverse method of effective analysis of the state of an elastic body from mass forces from the class of continuous]. XI Vserossiyskiy s"yezd po fundamental'nym problemam teoreticheskoy i prikladnoy mekhaniki [Proc. of XI Russian Congress of the fundamental problems of theoretical and applied mechanics]. Kazan, 2015, pp. 2278–2280. (In Russian)]
- Пеньков В.Б., Пеньков В.В., Викторов Д.В. Учет массовых сил в методе граничных состояний // Известия ТулГУ. Серия Математика. Механика. Информатика. 2005. Т. 11. Вып. 2. С. 94–100. [Penkov, V.B., Penkov, V.V., Viktorov, D.V. Uchet massovykh sil v metode granichnykh sostoianii [The account of mass forces in a method of boundary conditions]. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya Matematika. Mekhanika. Informatika [News of Tula State University. Mathematics series. Mechanics. Computer science], 2005, vol. 11, pp. 94–100. (In Russian)]
- Пеньков В.Б., Новикова О.С., Левина Л.В. Состояние упругого тела при нагружении комбинацией объемных сил // Вестник Липецкого государственного технического университета. 2017. № 4. С. 25–56. [Penkov, V.B., Novikova, O.S., Levina, L.V. Sostoianie uprugogo tela pri nagruzhenii kombinatsiei ob"emnykh sil [The state of an elastic body when loaded by a combination of volume forces]. Vestnik Lipetskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta [Bulletin of Lipetsk State Technical University], 2017, No.4, pp. 25–56. (In Russian)]
- Penkov V.B. et. al. An algorithm for full parametric solution of problems on the statics of orthotropic plates by the method of boundary states with perturbations // Journal of Physics: Conf. Series. 2018. Vol. 973. P. 012015. DOI: 10.1088/1742-6596/973/1/012015
- Александров А.Я., Соловьев Ю.И. Пространственные задачи теории упругости (применение методов теории функций комплексного переменного). М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы. 1978. 464 с. [Aleksandrov, A.Ia., Solov'ev, Iu.I. Prostranstvennye zadachi teorii uprugosti (primenenie metodov teorii funktsii kompleksnogo peremennogo) [Spatial problems of the theory of elasticity (application of methods of the theory of functions of a complex variable)]. Nauka, Moscow, 1978. (In Russian)]
- Пеньков В.Б., Пеньков В.В. Метод граничных состояний для решения задач линейной механики // Дальневосточный математический журнал. 2001. Т. 2. № 2. С. 115–137. [Penkov, V.B. Metod granichnykh sostoianii dlia resheniia zadach lineinoi mekhaniki [The method of boundary states for solving problems of linear mechanics]. Dal'nevostochnyi matematicheskii zhurnal [Far Eastern Mathematical Journal], 2001, vol. 2, no. 2, pp. 115–137. (In Russian)]
- Лехницкий С.Г. Теория упругости анизотропного тела. М.: Наука, 1977, 416 с. [Lekhnitskii, S.G. Teoriia uprugosti anizotropnogo tela [The theory of elasticity of an anisotropic body]. Nauka, Moscow, 1977. (In Russian)]
- Саталкина Л.В. Наращивание базиса пространства состояний при жестких ограничениях к энергоемкости вычислений // Научная конференция студентов и аспирантов Липецкого государственного технического университета: сб. тезисов докладов. Липецк: ЛГТУ. 2007. С. 130–131. [Satalkina, L.V. Narashchivanie bazisa prostranstva sostoianii pri zhestkikh ogranicheniiakh k energoemkosti vychislenii [Expansion of the basis of the state space with severe limitations on the energy consumption of computations]. Nauchnaya konferentsiya studentov i aspirantov Lipetskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta: sbornik tezisov dokladov [Proc. of scientific conference of students and graduate students of Lipetsk State Technical University]. LGTU, Lipetsk, 2007, pp. 130–131. (In Russian)]
- Иванычев Д.А. Метод граничных состояний в приложении к осесиметричным задачам для анизотропных тел // Вести высших учебных заведений Черноземья. 2014. № 1. С. 19–26. [Ivanychev, D.A. Metod granichnykh sostoianii v prilozhenii k osesimetrichnym zadacham dlia anizotropnykh tel [The method of boundary states in application to ossimetric problems for anisotropic bodies]. Vesti vysshikh uchebnykh zavedenii Chernozem'ia. Nauchno-tekhnicheskii i proizvodstvennyi zhurnal [News of Higher Educational Institutions of the Chernozem Region], 2014, no. 1, pp. 19–26. (In Russian)]
- Левина Л.В., Новикова О.С., Пеньков В.Б. Полнопараметрическое решение задачи теории упругости односвязного ограниченного тела // Вестник ЛГТУ. 2016. № 2(28). С. 16–24. [Levina, L.V., Novikova, O.S., Penkov, V.B. Polnoparametricheskoe reshenie zadachi teorii uprugosti odnosvyaznogo ogranichennogo tela [Full-parameter solution of the problem of the theory of elasticity of a simply connected bounded body]. Vestnik Lipetskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta [Bulletin of Lipetsk State Technical University], 2016, no. 2(28), pp. 16–24. (In Russian)]
Downloads
Downloads
Dates
Submitted
Accepted
Published
How to Cite
License
Copyright (c) 2019 Иванычев Д.А.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.