ВЛИЯНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ПРИСОЕДИНЕННОЙ МАССЫ НА ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ РАЗОМКНУТЫХ ОБОЛОЧЕК ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА Д19
THE EFFECT OF THE ADDED MASS FLUCTUATIONS ON FORCED OPEN SHELLS FROM ALUMINUM ALLOYS
Сысоев Олег Евгеньевич – доктор технических наук, профессор, декан факультета кадастра и строительства Комсомольского-на-Амуре государственного университета (Россия, Комсомольск-на-Амуре); 681013, г. Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27. E-mail: fks@knastu.ru.
Mr. Oleg Ye. Sysoyev – D.Sc. in Engineering, Professor, Dean of Cadastre and Civil Engineering Faculty; Komsomolsk-on-Amur State University (Russia, Komsomolsk-on-Amur); 27, Lenin Ave., Komsomolsk-on-Amur, 681013, Russia. E-mail: fks@knastu.ru.
Добрышкин Артем Юрьевич – старший преподаватель кафедры «Строительство и архитектура» Комсомольского-на-Амуре государственного университета (Россия, Комсомольск-на-Амуре); 681013, г. Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27. E-mail: wwwartem21@mail.ru.
Mr. Artem Yu. Dobryshkin – Senior Lecturer, Civil Engineering and Architecture Department, Kom-somolsk-on-Amur State University (Russia, Komsomolsk-on-Amur); 27, Lenin Ave., Komsomolsk-on-Amur, 681013, Russia. E-mail: wwwartem21@mail.ru.
Нейн Сит Ньянг – аспирант кафедры «Строительство и архитектура» Комсомольского-на-Амуре государственного университета (Россия, Комсомольск-на-Амуре); 681013, г. Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27. E-mail: wwwartem21@mail.ru.
Mr. Nyein Sit Naing – a post-graduate student, Civil Engineering and Architecture Department, Kom-somolsk-on-Amur State University (Russia, Komsomolsk-on-Amur); 27, Lenin Ave., Komsomolsk-on-Amur, 681013, Russia. E-mail: wwwartem21@mail.ru.
Аннотация. Тонкостенные шарнирно опертые оболочки широко используются при строительстве зданий и сооружений. Оболочки из легких алюминиевых сплавов являются эффективной заменой железобетонным и стальным конструкциям, обладающим большой массой, от изменения материалов конструкций меняются параметры собственных и вынужденных колебаний конструкций. Соответствие теоретических расчетов и реального поведения конструкций из алюминиевых сплавов обеспечивает их безаварийную работу. В лаборатории «Строительные конструкции» на базе Комсомольского-на-Амуре государственного университета (КнАГУ) был проведен эксперимент по определению влияния величины присоединенной массы на собственные колебания пологих цилиндрических оболочек из алюминиевых сплавов, результаты масштабированных экспериментов были сопоставлены с теоретическими расчетами. Целью проведенного эксперимента является измерение вынужденных колебаний разомкнутой пологой цилиндрической оболочки при пошаговом повышении величины присоединенной массы. Колебания разомкнутой пологой тонкостенной цилиндрической оболочки, прямоугольной в плане, измерялись с помощью индукционных акселерометров. Образец был подвержен колебаниям с присоединенной массой, связанной соотношением М/М0 = 3, и без неё. Расчет оболочки производился на основании общего уравнения колебаний оболочки с использованием уравнений, выведенных Доннела – Муштари – Власовым. В статье представлены аналитические и экспериментальные зависимости между частотой колебаний оболочки и величиной присоединенной массы из алюминиевого сплава Д19. Выявлено несоответствие расчетных и экспериментальных данных, их расхождение растет с увеличением присоединенной массы. Отклонение теоретических расчетов колебаний оболочки с присоединенной массой от реального поведения алюминиевых конструкций требует введения дополнительных запасов прочности, в противном случае может привести к внезапной потере устойчивости и разрушению зданий и сооружений.
Summary. Thin-walled articulated casings are widely used in the construction of buildings and structures. Shells made of light aluminum alloys are an effective substitute for reinforced concrete and steel structures that have a large mass, and the parameters of their own and forced oscillations of structures change depending on structure materials. The correspondence of theoretical calculations and the actual behavior of aluminum alloy structures ensures their trouble-free operation. In Komsomolsk-on-Amur State University (KnASU), an experiment was conducted in the laboratory «Building Constructions» to determine the influence of the value of the attached mass on the natural oscillations of shallow cylindrical shells of aluminum alloys, the results of scaled experiments were compared with theoretical calculations. The purpose of the experiment is to measure the forced oscillations of an open, shallow cylindrical shell with a systematic increase in the value of the attached mass. Oscillations of an open, shallow, thin-walled cylindrical shell, rectangular in plan, were measured using induction accelerometers. The sample was subjected to vibrations, with a mass attached by a bound M / M0 = 3 ratio and without it. The shell was calculated on the basis of the general equation of shell oscillations, using the equations derived by Donnel-Mushtari-Vlasov. The article presents analytical and experimental dependences between the vibration frequency of the shell and the value of the attached mass of aluminum alloy D19. The discrepancy between the calculated and experimental data is revealed, their discrepancy increases with the increase in the added mass. The deviation of the theoretical calculations of shell vibrations with the attached mass, from the real behavior of aluminum structures requires the introduction of additional strength reserves, or can lead to a sudden loss of stability and the destruction of buildings and structures.
Ключевые слова: алюминиевый сплав, пологая оболочка, нелинейные колебания, модель устойчивости, присоединенная масса, датчики, напряжения, частота.
Key words: aluminum alloy, shallow shell, nonlinear oscillations, a model of sustainability, added mass, sensors, voltage, frequency.
«Ученые записки КнАГТУ». № IV - 1(32) 2017 «Науки о природе и технике», с. 100 - 106
«Scholarly Notes of Komsomolsk-na-Amure State Technical University». Issue IV - 1(32) 2017 «Engineering and Natural Sciences», p. 100 - 106
DOI 10.17084/2017.IV-1(32).13
References
1. Malyshev, A. P. Differentsialnaia model chastotno-nezavisimogo rasseianiia energii pri kolebaniiakh / A. P. Malyshev // PMM. – 2002. – T. 66, vyp. 1. – S. 127-133.
2. Grigoliuk, E. I. Mnogosloinye armirovannye obolochki. Raschet pnevmaticheskikh shin / E. I. Grigoliuk, G. M. Kulikov. – M.: Mashinostroenie, 1988. – 288 s.
3. Kulikov, G. M. Nelineinye kolebaniia mnogosloinykh plastin / G. M. Kulikov, Iu. V. Kuleshov // Vestnik Tambovskogo gos. un-ta. – 2004. – T. 9, vyp. 2. – S. 264-267.
4. Dobryshkin, A. Iu. Vliianie otsoedinennoi massy na parabolicheskie stroitelnye konstruktsii / A. Iu. Dobryshkin, Khu Iafeng, O. E. Sysoev // Materialy Mezhdunar. nauch.-prakt. konf., Komsomolsk-na-Amure, 26-27 noiabria 2015 g. – Komsomolsk-na-Amure: FGBOU VPO «KnAGTU», 2015. – S. 91-96.
5. Sovremennye ispytatelnye stendy dlia beskontaktnogo issledovaniia svobodnykh kolebanii zamknutykh i razomknutykh tsilindricheskikh obolochek / O. E. Sysoev, A. Iu. Dobryshkin, S. N. Nein, K. K. Kakhorov // Uchenye zapiski Komsomolskogo-na-Amure gos. tekhn. un-ta. Nauki o prirode i tekhnike. – 2017. – № I-1(29). – S. 110-118.
6. Seregin, S. V. Svobodnye kolebaniia tonkoi krugovoi tsilindricheskoi obolochki, oslablennoi otverstiem / S. V. Seregin, O. E. Sysoev // Tezisy dokladov 2-i mezhdunar. konf. «Zhivuchest i konstruktsionnoe materialovedenie» (SSMS-2014, 21-23 oktiabria 2014 g.) FGBUN Institut mashinovedeniia im. A. A. Blagonravova RAN. – M., 2014. – S. 66.
7. Dolgovechnost konstruktsionnykh stroitelnykh materialov pri tsiklicheskom nagruzhenii / O. E. Sysoev, S. V. Makarenko, E. A. Kuznetsov, S. V. Seregin // Uchenye zapiski Komsomolskogo-na-Amure gos. tekhn. un-ta. Nauki o prirode i tekhnike. – 2015. – № II-1(22). – S. 90-94.
8. Sysoev, O. E. Faktory, vliiaiushchie na razrushenie zdanii obolochechnogo tipa / O. E. Sysoev, K. K. Kakhorov // Regionalnye aspekty razvitiia nauki i obrazovaniia v oblasti arkhitektury, stroitelstva, zemleustroistva i kadastrov v nachale III tysiacheletiia: materialy Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. / otv. red. O. E. Sysoev. – Komsomolsk-na-Amure: FGBOU VO «KnAGTU», 2017. – S. 55-60.
9. Sysoev, O. E. Vliianie prisoedinennoi massy na vynuzhdennye kolebaniia razomknutykh obolochek / O. E. Sysoev, A. Iu. Dobryshkin, Nein Sit Niang // Uchenye zapiski Komsomolskogo-na-Amure gos. tekhn. un-ta. Nauki o prirode i tekhnike. – 2016. – № III-1(27). – S. 110-117.
10. Amabili, M. Non-linear vibrations of doubly curved shallow shells. Int. J. of Non-Lin. Mech. 40, 2005. – R. 683-710.
11. Amabili, M. Theory and experiments for large-amplitude vibrations of circular cylindrical panels with geometric imperfections. J. of Sound and Vibration 2006, 298. – R. 43-72.
12. Norachan, P. A co-rotational 8-node degenerated thin-walled element with assumed natural strain and enhanced assumed strain / P. Norachan, S. Suthasupradit, K.-D. Kim // Finite Elem. Anal. Des. – 2011. – V. 50. – P. 70-85.
13. Bochkarev, S. A. Natural vibrations and stability of shells of revolution interacting with an internal fluid flow / S. A. Bochkarev, V. P. Matveenko // J. Sound Vib. – 2011. – V. 330, № 13. – P. 3084-3101.
14. Xue, L. Parametric FEA study of burst pressure of cylindrical shell intersections / L. Xue, G.E.O. Widera, Z. Sang // Journal of Pressure Vessel Technology. – 2010. – Vol. 132. – № 3. – P. 313-319.
Ссылка на текст статьи
© 2017 O. Ye. Sysoyev, A. Yu. Dobryshkin, S. N. Nyain. This is an Open Access article distributed under the terms of the Russian Index of Science Citation License http://www.uzknastu.ru/files/forautors/en/License%20Agreement.doc, allowing third parties to copy and redistribute the material in any medium or format and to remix, transform, and build upon the material for any purpose, even commercially, provided the original work is properly cited and states its license.
© 2017 Сысоев О. Е., Добрышкин А. Ю., Нейн С. Н. Данная статья находится в Открытом Доступе и распространяется на условиях лицензии Российского Индекса Научного цитирования http://www.uzknastu.ru/files/forautors/en/License%20Agreement.doc, в соответствии с которыми третьи лица имеют право копировать и повторно распространять этот материал на любых носителях и в любом формате, а также микшировать, изменять и использовать в качестве основы для любых целей, в том числе коммерческих, при условии, что на оригинальное произведение сделаны должным образом оформленные ссылки и что приведена информация о действующей в отношении него лицензии.
Произведение «ВЛИЯНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ПРИСОЕДИНЕННОЙ МАССЫ НА ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ РАЗОМКНУТЫХ ОБОЛОЧЕК ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА Д19» созданное автором по имени Сысоев О. Е., Добрышкин А. Ю., Нейн С. Н., публикуется на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная
Основано на произведении с http://www.uzknastu.ru/files/translit/2017/IV-1(32)/13.htm