автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.02, диссертация на тему:Влияние отслоений, возникающих в легковесных композитах, на концентрацию напряжений в конструкциях глубоководной техники

р Г Б Ой

- 2 m Ï"5

УКРАШСЬКИЙ ДЕРЖЛВНИЙ МОРСЬКИИ ТЕХН1ЧНИИ УШВЕРСИТЕТ

На правах рукопису УДК 629.5.02:624.04

БАРАНОВА МАР1Я ГЕОРГПВНЛ

ОПЛИВ ВЩШАРУВАНЬ, ВИНИКАЮЧИХ В ЛЕГКОВАГОВИХ КОМПОЗИТАХ НА КОНЦЕНТРАЦ1Ю НАПРУЖЕНЬ В КОНСТРУКЦ!ЯХ ГЛИБОКОВОДНО'1 ТЕХН1КИ

Спещальшсть 05.08.02. «Буд1вельна мехашка корабля»

Автореферат

дисертацп на здобугтя нченого ступени кандидата техшчних наук

МнколаТв 1994

Oiiuiri.it опоненти

Работа представлена у вяглдщ рукплису. . ]>.конана в УкраГнсько17 державнп^ ьпрськпку дохни»? ному утиверсктеач.

НауковиЙ кер1вник - кандидат техщвди-х наук, .

доцент

БУРДН евгеи Тимоф|йовкч .

- доктор ф1*зико-матемагични;; наук,, професор ЛНН1Н Борис Л-итрович 1

- кадццдат техшчних наук ОГОЛЬ Олександр 1панович

- Центральна конструктпрсько бюро "Черноморсуд опросит", м. Николаев.

Захист Б1дСудеться на зас|'дшш"| спец|'ал5зоваио'| рад»- K053.04.0l при УкраУнсь-кому державноку морськоцу т-'гхн»чнг>му утм перситот!. . 327025, м. Мккола'Гв, Пр. Гер о" в Сталинграда, 9.

Автореферат роз I слано "

Вчений секретар спсц!ал'гзовано"|" пчено*

ради, канд.техн.нау. уу^^Забурдасв Л.Б.

Ведуче тдприемствч

- Запальная характеристика роботи.

Актуальн!еть проблем».

Стэорення техшчних засоб!в для досл»дження аель|у та Со»тового oüí: ншровхусться на принципов! трудн-мд» , зв'я-зан! с проблемою оптимального сп! пв1дн?»шення гЛцност» га гуо-ткни ионструкц!йтх кат ер i ал i п .Тр ад ¡ ц ¡ йн i мат о р i ал и маять низьку. пито:-у м«цн'сть, тону наПбьтьш перспектив' , з точки зору сто зрения легких т?, м'щних конструкций, е лт-к^^гоц» писпзрсио-напоьмен» когаозиц! катер i алн, сср-!д г.ких зэд-и« п!сцз заЯкаять синтактн» пенопласт та Тх м^д/.^кацн ,

Створжня принципов© нових глибокоепднкх т«5хн»чш«х ;»а-сой i в поэ'лзаио з Переходом до 61'льа д^сконалих ,{окпоэиц»Я-иих MüTcpia*:ÍD, я!и дозволили б знизитн f.iacora'í'ipiTHi характеристики гдкСоководних ш1прат1Б,

■ У TencpíuiHfñ час, с^ор^пластик рсо бмья ыпцяти до складу носучих елеменп'з коцсгру/сц»П [ггибойог.гдч^х 'с,г;хи»ч— них aetcoíin, тому част»шо n¡и працое з у.-.овах сл.гпного напру-хеног1.') стану (Г*дрСтатично отис-коиня та р'-згетузаг'-'я)

та згбэзпочуе не ?!льки плавучесть, ало ¡ X'¡i;';pyr;i"iHvy .'.''щ-HÍr-ть апарату.

Не эв&здючк на широк» д->сл»дг,о»»нч, 'як! пр^тг.ились пгг-чизняними та заруб»жними тгзнюш з ц»й галуз» , до цього часу практично не дпсл?дшп наиружяний до^ор^ванлй стан прук-них середовиц з сферичкгм включениям я умовах складного на-впнта-'яонт; (псоб!чноро р»ггнем1рцого зриси^ння та осьового розтягууання). Нсдоеттпшо »ипчию проектудш'мя чп?.л7озиц»Я-»их катер »алi п на оеноп! макрлефар, но випчя! • :шчг s * .сп-лог"»чних дефект! п типу пепроклйя». наемачучакнг. м ; '' под i л у фаз на нплрулено-ц&формолгшгЯ стш-, у од-ц» ivu .уг.-ет» .

На порядок денниЛ йгаодить питания про шшш В1дпаруо&мя. яке з'являетьея б легковагових композитах, працет'ь -умовах-одночасноУ-д;« —гчдростатичного стисииння ?а осройогт. розтягуванкя, оиникавчих в несучих елементах'гям^оксдоадких конструкций на напр}-жено~деформовачий стан композита.

Важность поставлено? задач! тдкреслпггься с-«нал«яичному обзор! Полова Г,Я. за 3992 »¡к,

Метою дисеруаци с доел»дкання впливу и'гдшарушш V легковпгових композитах на концентрац« в иалружень в мате-р|ал! та розробка рекомендаций з прпектувоння лет^аг^ва;. композит*! 3, здцовольняйчкх 0сновнкм К0НС,ГруКЦ1{£НШ.'. йшгогам

при створекш глибоководних техшчних эасоб»к(.

Для досягнення ц!с! мети були сформумьоваш аа рсаа'я-3£Н1 ыя'дуоч! основш задач!,

1, Лобудувати та дося!дкхп анад(т ичш р'чпеннп ел«дуй-чог задач» лг'^йноТ теор»? яругшост!:

Роэивдасться наскшчений пруаний «ростер а сфертт-ж. порокниною, п!дкр5пленою пороянео сферично» оболонкоз »но*» рожнец сферой}« Р^вношрне осьове розтягувщшл та г»дрост&~ тичне стиснення, прикладене на неоконченном?пряеодкт,.' до в ¡дс ору ванн я навколианього серадовгадгь а етворюваниям контактно? поверхн!... Задача полягае у ззлзначрнж аут<>. е»д-иарувакня матриц! в!д вклячення та розпод1яу налруяень уз-дов7д поверхн! контакту, а такой напруЕено-деформованого стану с матриц! та включеш!.

2, Вибратк та обгрунтувати числовий метод р'ниензд р» с-нянь як 5 опксуюгь теоретмчн! р» иення поставлено'»' задач ¡^

3, Доел¡дити вплиа поверхневих зв'язк!ч !,и'к компоием-т тами композита на поверх»• розыенування фаз <граничних

ya-je) bd Jíri''". и лпру :л н од & top; ваш: ¡i стаи. Гоэглгцлетьея д^а зар!яята:

- досдогалпй контакт або повна адгвз5я mí* к^мл^нон-f?.M',t к-гкПо.уи.та;

- пг,йг!л гндсутн'ють адгез'и або наивность 1д^?.чьноп ломания ;îofhiимiй поверх«! включения В1дноог> гкрожшяш ое-редойкца.

4. Розроби*и рекомендацм" з прозктування лсгкопагоц:«х хочпозиц|йних натер i ал!в, эздовельняючих сксилуатац! fin им •»«.«огам по етворскнп гяпбоновпдно'! ?ехн!ки.

Мет.пди досл|"ддень.

Теоретичн! досл^дгг.ення викгнон î на баз« математичн-»'

мод sai мохон»!:« дсформованого твердого т!ла у Ф'|31!Ч1мй га л*1неПн«Н постачовц! .Сикгулярн! нтегрзльн! р» ¡'.нязпя, одержан i я результат! анал!тичног"> рндення задач!, pojp.'t-эан» ' ЧИСЛЧЦКМИ иотпдама та ïx рмпёння poani зовяиг. на ЕЩ.

Наукопа новизна,

Í. Рояв'язаяп нора задача визначенн.'- mmpvxcit о-я©$г»р-нооаногл стану прушюго сс-рсдовица, îik-ï vac а-фохне с*ер«ч-Hc¡ «елвчення у зшадку ni дшарунання уздо;ж ча*: г im v. Ч'-нтан/-ноТ iioeepxK« ыатрицп-рклпчйннл при одночлен и: Д1 " ось П'ого розтчгування гз г»дростати'«'->т стиснсиня, у роз.штку p¡-«iOHb якоУ:

- розглянута клдоль кпмпоэганйнпго «аг«гр!алу а лорож-нисткм сферичним включениям, ~i;a опксус нпирук-эн^-доЬорно-паний стан д^вклла йлго структурних дороем;

- доел ¡джок-) пллиз itnnspxiiOBKx зг■ ' íзк i л«:; чепгнон-vaMii K'-wm3:ira на чонцентрацГ» напружс-ш ¡, .-уу/к-турних дефект? я;

- розроблена еа об грунтована загалъна схема чисчово--го р«аення просторових задач теори пружност».

2. Числовий метод "дискретних вихрив" був ийерас роз-вовсвдкений на просторов"! осесиметричк! задач! 'л1неГмоУ теорН' прузяюст!.

3. На основ! анализу отршалих теоретичних р»шонь т~ д!лено клае композиц!йних матер\ал« с, наловнених слабо; збурошши включениями.

4. Розроблен! принципов» п!дходи до поауку иеблагона-д!Ених сп!вв!дноезнь геокетр»чнкми на $*1зичними псра-цегршк матриц! та включения, коли коицентрашп калрукень на контактной поверхн! досягас иайб»льшсго значения.

5. Розроблен« та обгрунтовал! рекоыевдецп э проекту-всшя легковагових комлозиц) йних катер!ал»з» эадоаолы-гяг-чих основнш конструкц1йнш вшогам при створенн» рдмбохо" водних те»пчних засоб»в.

Практична Ц1н!стт, роботи полягае в

- ышкливост» обгрунтовшю прогнозуватм ушкоднешя лег--ковагових ко1Шоз1щ5Йних иатср*1ая15» нспопненнх слабо взас-ыэд!»чиыи сферныими порожнистими вшшченнлш у г-лпадка^ в^даарування середовкяа по частнн! контактной поверки? ыат-риця-включення при задан! й величин» зовжсжй навантаяное-

- розробц! методики розрахунку напружеио-дсформованого стану наэкояе дефект!в типу в1дшарування, вдаихаюиих при виробиицтв» коютоэицийного материалу або п!д час Лого екс-гаггатаци";

становленн! теоретично ¿кжяивого диапазону зм!ни ел»г;»1Дношення м5н геоыетр!чнимн та фЬичшши параметрами

va лкоггу "пнцсэтрл.ш'я иглрукгнь лч

коя?ачгл»Я nosepxai к-; доедало ня£3«хьпаго значения;

- рояро5ц5"рвмчг.ггдацЛ! по проектузяшп легковатоеих :со!'яоот.'ц1гйях :гггс9»ял!вв яа! доа-л-тлязп: ?»нижнути неб&та-коро спл:язу :o;;:o::oriишл т то гл'даарувакнй по nr>c?:nii пептажю? псг,срх*п на поис?рукц5йну м'щн'сть глнС">~ косодннх rse;2it*';Tiix crcoííus

« рогзяретил гогаггзост» глсгосузаиня легковагових яом-noaituiüiax tnscpiaain ч племсихох глубоководно« техн«ки и» основ; Еш£ср:ш-гс:п!л одерясяих в дисертацН!н»8- рс<Т«т) результат 5 л, досэаолизь суггсго гнпзятя ^асогабаритн» харак?е~ p;ioT'':3i ста ег,?«1сть г.-::боховодк.чх тожНчних эасоб^в.

' ОсрЬксЗйй снеао:: пзтстза:

- запроппновсно иова гнгштичне рщсния контактно"» задач» сфергтао» еболоная з пруппа просторов;

- на основ! метода p¡пения егирудлрннх нтограчьних plr— нянь вкбрен 5а обгрунтовш чксяэвий астод piaere« поставлено1,' задач»';

автором- втсонано енаа»э чкслових результатов;

- узагальнен; результата -теоретячних »а числових доог<;,-.-яеиь та такрз розробяен» рекшендац»» з проектукання кгмп^з,-ФЙнах легкснааговг« шкгер 5 ал i Во

, .Упровадаення наукопкх результатi в.

Результат« днсертац»Пно» роботи буян використан i при проеатувсннГ кЬяструхц»Енпх стеклопластикга несучоТ рам-/ тлкбокоБодного апарату "Скарус" та cep>¡ япарат! ti тчпу "Дол. -та", як i були сконструйован!,у НиколаУвському чоррблебудiз-ному нститут"

Реномендадм э лроектування'легковарового 'сомпозип}Гн

о

го патер!алу на основ? макросфер,розроблен» у дисертагий-н'| й робот! , булл включен I в альтернативний проект трубно-.го ставу ведобувного устаткування, розроблений науково-до-сл'|дник проектним ?нститутом "Океанмаш" м. Днепропетровск та, тиы часом,, дозволи.суттсво знизити масогабаритн! та варт!сн! характеристики устаткування.

На захист виносяться:

- р'|Иення ново», задач.» просторово» теорм пружнос?! : про визначення налружень,виникаючих навколо в!дщарування . пружно» Х!атриц'| в1д яороянистого .сферичного включения;

" ~ метод числового р»шення систеыи сингулярных 5нте-гральних рчвнянь, цо описуоть анал'»тичне р»шення задач;

. - результати числового доыпдкення напружено-деформо- . ваного стану легковаговкх композит»в у випадках в¡дшаруван-ня-ло частин! контактно? поверхн! ; .

- рекоыендаци по проектуванню композиц!йнйх легкова-, гових ыатеррал!в для конструкций глибоководно? техи5ки. .

Апробац1я робот й.

ДисертацШт робота виконена на кафедр! конструювання-та виробництва вироб«в а кошозиц»йних иатер!ал1в.УкраТнсь-кого дерзакного корського ?е»1!чного университету.

]1 основн! результати обговорввалнсь: ; . . .;

- на Ы!анародн 1 й конфёренц»¡1 нтерокеаноло!4!Я, 14. Цо-цик, Полыца, 1990 р..

- на Всесоюзной науново-техн»чн!й конференц!I "Проблема I технологи' вигот6влення'конструкц«й з корю-з'.г,'Iыатер!ал1в, и. Севастополь» 1990 р.

- ¡а Всесоюзной науково-техн»чн»й конференцп "Технв-■.:. Сбнёнськ, 1990 р.

- на Зсособои iiî иауклзо-vôxHîчнi й конфзренци' "Ком-иозиц'Гз!» катер!ади в конструкциях глибоковсдних техн»ч-них о5спб|'в"', м. МиколаЧв, 1991 р.

~ на кау^епо-техл1Ч»их конференциях проферорсько-ви-кладацького складу 'Ш у lî'9î, IÇ92, роках;

- на кауково1;у семшар! гнсткгуту Пдромехаж кн СВ .VII СРСР, м. KoBoci:6ipcb;t, I9S0 р.

Публ?кацü . По материалам дисертацп опубликовано 4 статт!, 3 тези допов^дей.

Структура ! об'см роботи.

Дчсертац1я складастьоя з вступу, чотирьох роодЬч^в, заключения, списку викорнстано'; Л1тгратурк ! д^датку. Материал;! викл'аден! яр 181 стсртац! машинописного тексту, включаячих 34 малюнка i 4 таблиц! В списку л!тсратур'.; приведено loi .джзрело втшзняних та а ару б i ж их автор! в.

ОеновниЙ зиГст роботи.

У вступу об грунтована актуальность теми, сфориуль^аа.;:! мета i задач« дкеертацН , наукова новизна практична ,пн-HÎcTb роботи. '

■ В перш ому розд1л! проведено аналгтичний огляд проблс.:.-/.-визначення'напружено-деформопанного стану дисперсно-напоон.^-ного композиц!Йного материалу.

У пераюму параграф/ цього розд^лу дано короткий пиал i з складу, структури i власхивостей' композиш йпях легкчзяг-мгл:: матер! ал i в По к аз ai? о, що задача зииження масогабаритиих --а-рактеристик тэхючних засоб!в освоения океану в ^сн-т.н'-му *ир«туеться за рахумок зниженнн уявно\" густшк с-к^лпласт ку при эбереяенн» його г1дростатично*1 м1цноет!- Для чання сферппласхик1В м!н!мально7 уявнги гуетикн г г.

О

инфосфера yv.airfsaï'i: г; ¡iüi:6l;n.r:::iti üík,-JÍ¡J,¡C,Í,:¡. .

«ÖN&V » НаЕб»йш ti&psasiivtsüihü mag. p&zzti'iz; к .;.;,/

ноййх легковатовщ: БшноавцгСгшх tssyopiavb - гляиа. .;h> рс'сфвр ишфосфзр&ги.^Сутуевий вклад .в .ршошш «lûï идо.-4't .внесли эчш» tHCïBfysy'иробяеа yi^iosv« наук

УкраУнях rincap&HSû F.A.» Шаьпопич IQù» Род1«гзаз a.ï.' Кв»*ка A.A.¡ -ft ïasoa.Кравчковськкй П.Г.„ 'Е»лоуе K.II:¿ ïo-«er i на Е,В.Ь Шшф1яов H. A.,-Катаева Г.В., Бурдун Ô.Ï., Лав-ре-зшх S„r»v MîxJ«acoЕадо,- Geary ■ . . .

Дра «bopas!» цвх hóssjís «атер1ш^в;.врй аросо*увана» у - вакуум» i в aacrïйкж соназг си!шупача'спосгср1гаоться тех-. нолокЧча! дефекты, дето иепроклей. Актуальна ctac пкганг ьн вро водив цих дефзиг! в на -нвпругадо-деформовгкнП стен макросферл • пасиву епаяузягйсе*- цо. вг^яшдо для гл;;бо.лОйо,л«>. них soHeyp^jfttiïiî, a «Eine ¿cisiosfaiiFwai легковардагш sjcrùpîai » m tfíj¡a»tór шокангои Eüíaav^úcv» „ '¿да? i • rácayrocye

itffety J.iilÇltCïb. " '.• ; .•' '• •

Цркшда vaazi .обхе?чо?»эг кшеуругщ! гТдрэг^'сгггсг» • ¡акажп O'îst'cujœ-шдЕедож: »îoktîïuô nûsyça <:p¿'5:í::¡r ...

CTfc;? аздобувиоро йс^Г-^ш.,- '

лил»зо-«аргенцевих g&ispeqtß; Рг^о^ч:;;! ¿JUjc^r^SaAyc" ? сер i я >кшу "Дскь^а", • .

колаУвпькгй.у .Еорабяобуд«сши^т Îhcïkîk«'Л jwávcr^ví ^fö-,

л.' ' . ■ ■; '.- -. (j

vy параграф» цми'о '¿Vv-ss деф Г?/'-;?.'.-

м;:!фг-сфер а дефестгвли тшу в!дглиру1.:_^-;<; па . ■■:. '

г.н ': ■ гчбочоУ. SpcöscHo bhchqeoi: Epe» v-""t. '

- -£-hoY ÏJ ^HCCp^finifülUi pcû'oïï сэдс.ч.к • . • параграф? дшо огляд- « shaí ? о .'í

л/кт-щентраци наяруяекь, оЗдаоздигго;:-

маявн?ст» сфер:гч7шх вклзчень (ппрплиша, шар, оболонка), оозрогованмх як в нал!внеск«нчеких, так ? з неск!ичоних сере.а'п^яцах. Проведено анал5з мехш!»эм!а руйнучання сферо-плаетик*1й при р|ЗНомсн!тних комбинациях нзпруяеного стану.

ЧетвертиК параграф присвячеио анаж'зу ун«'версальних числових иет-',д!в роэв'язання задач теори смнгулярних ¡н-тегряльних р«внянь.

У и'ятому параграф» дано огляд I анал»з робот, оивча-ячих пплиз плвер:<невлго зв'язку мIт. матрицею I включениям

прухн'| < мIцностк?рлаетивост! композит'!в. Зроблеио вис-Н'-п?:;, со розвиток теори пружност» композиц!йних матер¡а-хг, ¡да по иляху решения нових задач ¡з всеб!льше складни-ми ут.псамл механичного, контакту м?^ матрицею ! включениям.

Другий розд!л присвяченнй анал!тичному решению задач л Ж1-Ш!оУ теори пружност! по визначешр напружено-деформо-ваного стану пружного середовища," яке вм1щус частково э«'д-паровале порожнисте сферичне включения.

Ь якост• розрахунковоУ модел« розглддалась модель матер ¡алу з ¡золЬованкм включениям, як! перен^сять "дер-кан« результата на композит У ц«лому. Материал на какр^ ¡г-н! роз-глядаеться як кваз10цнор«дний ! кеазмзотропний, при цьо?.:у передбачугться, цо середовице во л од 1 е ефективники пругшими характеристиками розглядаеыого композита. .

3 ви^евказалних м5ркувань розглядастьЗя трьохм>рна ¡ь-сесиметрична пружна задача про контакта! напруткення, що кк-иикають '.!Iя прухньою пороянистою сферою ! неск!нченн',:у пруг-ним простором з сферичноо пор^жниною того ж л.! а?/%гру. ' р!дне ; ¡з^тропне поло напружень (г!дростатячне стиенснпч однородно осьояс навантаження), прикладене на нлогинчэнпс \ ,

приводить до в'|дрив^ середовища в!д сфер;: по частг.н? ме-xi míe ними. Кут вГдриву визначасться величинами 9 j U-В» (рис. I). В свою чергу оболонка тодаеться дГГ

внутр»шнього р»вйом«рного тиску. Задача полягас в визначенн! кута в!дваруван-

— ня матриц! в!д включения, Т_. розпод!лення налружень уз-~ довх дуги контакту

— ному середовшць а також напружено-д сформованного

. стану в матриц; та включений . Ширина меж« в!дшару-.. I. вання, визначасться з уно-

ви руйнування склейки з використанням коеф|'ц!ент»в ¡нтен-chbhoctí надруг. Задача, що розгляцаеться, е задачею л»н!й-но7 Teopií пружност ¡ ta зшваними грашчниии умоваыи. Гранична уыови в!дпов1даоть нульовоиу нормально^ í тангенциальному напруженню на поверхш в ¡дшарування • безперервноцу нормально»^ » тангенц!альноиу зыiценив при переход! через контактну поверхню.

При розв'язанн! обрано шшх сяладення скстеии нтеграль-ни.х р'ишянь í наступного числового ршення.

• В|дпов!дно з прийнятоо постановов для такого класу задач припускаеться, що середовище на нескжченност5 е !зотроп-ниы I однор|дниы í п1ддасться д<7 розтягулчих i стискавчих напружень. Завдяки такому подходу використовуеться прийои аналог ¡чний використаному при р"»аенн» задач» про кокцантра-.

¡д5р нвпруяснь в пластинах» ослаблених отворим. Ргдення задач! подасться у вг.;-лдд! сумм дзох р5тень, одне з яких в!д-поз«даг основному капруиеному стелу, а друге збуренному Г пязпанному иапвч!сття включения. Для дашого ш'сесиметрич-ного налрузсеного стану в!дп0в1днс напруження ! зм!ц;енняроэ-раховуеться при допоноз! формул роботи Лурье.

Хнтегральн; р!вняння задач! будуються на основ! одержат« р!шень допои!жних задач I граничних умов

] £г{9) -о о < е<9о

1 ?г&(9)=о ЯК!Ц0 а'1) //(2)

"г --иг якьчо 0 < 7/-Во

и? -- - и?

Тут же використовуеться роэкладання б^ (&) га (&) в ряд по полиномам Лежаедра.

ед

(Г„ - ^ \д(ВШ{со*9)*>г,0с19

о /v-

зпзначс-ння величин нормальних I дотичг.-ч:х напружен ь в "бло'-т! контактIн "держана ол ? ^у.оч;5 охот г нтогральник ¡<! внгнь:

шем*ьти)] {

ШС ^+ РЦ-<)].ип<* <3* = т

° Кое|>|ц|енти Д , 6 ,С , О е дрИн^-рацгнальк! функцГЛ в!д П та Ух можливо розкласти на.елеыентарн» . дроби. У тдсумку, щ'сля дальн!ших перетз'ривань коефпиев-ти к , Ь , С ,0 нтегральних р1внянъ виражаиться через ппвн! ел(ятин) нтеграли первого ? другого роду б]д модуля к, , Л!сля вед/лення особливих регулярных часгин ядер {нтегральних р1внянь у виглед! безперервних функций» система {I) перетворена до виглдц^:

фи)КЯШ+ ЦпШхМ ±

ЛЬ)ЬЫсЦ + '¡0) ШЫ-М -^х).

'И >7 { . ' ' " (2)

уМтЛхМ + -

. а/ ^ Ш! ^+ Ц) =&).■

Ядра щх р(внянь

к« Я

иМги Кггиа поверхщ сфери при 1—Хиае оообливгсть логар/фцичного типу. При р5иеннГ систем;; необхГдно враховувати характер асимтотики р!сения поблкзу контуру ыежгв!дшарування: при переход! до цього. ■ контуру ( 3 "бласт! контакту) напружеиня ростуть по корене-!зом,у аакону ! коливаються з зростаючею -гастотою. Контакт« к! ¡■•шфуження зн'аходяться в клас/ функций Гйольдера, як? . и»'-;:., - точках +1 нтегральн! властивост?. Виб!р единого.

р'кгенкя зд!йснюеться за допогоп доцатковоУ умовп.

Трет!й розд!л присвячено вибору < обгрунтуванню числового методу р!шення системк двох 'жтегральних рГвнянь, як? описують анал!тичне ршення поставлено? задач! . Розглянуто вариант задач! у виладку Гдеального повзання эовн!ш»Я по-верхн) оболонки, приведен« тестов! задач!, якГ Шдтпердау-оть д!йсн!сть одер.тзних результатов.

Приведен! загальн! схеми двох числових методов решения системи ¡нтегральних сингулярних р ¡внянь:

- метода скГнчених сум;

- метода "дискретних вихре" в" (малорозповсвдкений на задач! л!к!йно7 те^рН пружност«, який всвди використоусться

в п'дродиначёц! « аеродинамиц!).

. Реал!зац!я метода сюнчених сум для числового решения

системи сингулярних жтергральних р!внянь на ЕОМ виявилась

громоздкою » стойко'ст! рахунку вдалося досягти тельки для.

часткових випад«1в, б!льз простих вшадк!в задач ( —

~Г ~ — ~*0 ). Причина - трудно^! в вкбор!

Ко се

вдалих квадратурних формул, як! эолодевть регуляр!зуючев властиво сттп для сингулярних 7нтеграл!в, якё входягь до рёв-нянь системи. , ' .

В ход! числового експерименту для р!вення иукано'8 сис-. теми сингулярних |нтегральних рёвнянь бузо вяк<рист£Но» перенесений з Годредёнамёкп, новкйр для ршашя пр<|сторових задач теорм' пругэюст», ыетод "дкегкретних вихров". Ц^й метод дозволив поросийю просто розр*язати едссльно систему сингулярних »нгсргральиих ровнпнв без 'пппсредньоУ регулярёгаци. .

Дня ро'пеиня систейгг (¿), п!сля пздередньогопозбпвлшнл ¿«»д лвтргфл'^гй/властивост!, апбкрг-дться да! ынойини:

рюють розбкз в'|др!зка £-/,/] 3 кроком /г

В шукан'»й задач» р'шзння на к»нцях в1др»зку знаходитьг сл в однакових умовах 1 обертастъся в неск»нчентеть. Аналог» чгт ситуация в аеродин&чГц» - другий ввд обт»чност> .(рис. 2). "

Б»'ЗЫ!СК0 дв! С I тки 'точек:

- для розм!щення розра-хунковкх точок

11=1ттт =

- для контрольних точок

I'

рис 2 Розрахункова схема роз-

гладасмого метода полягас в тому, цо в»'др»'зок [-1; I] д!-лкться на д р1вннх частин довжинов к на в1дстан1 Щ в!д левого к»нця кожно'| частини д»лянки розьпщуються розра-. хунков! точки (к -'¡¡■"^ ), п котрих враховуються_зна-чення

-{

-о)"* о^—о^

И 1 У ЬК, V '>1 /, урал'-шудд-оил опа-

шуканих функц'»}! ^(¿л) , ^Ик) (до ;

). На так»й

же вГдстан» В1д правого к!нця роз-

вико-

кицутоться КОКТрОЛЬн! ТОЧКИ Х^ ( I - 0, £ -. П ) в котрих

нуються граничн! умани. Таким чином, коета контрольна X:

4

точка розм'ицусться в середиж м!ж сус!дн5ми розрахунковкми

ТА • Тому еуми, якимк зашнюються сингуляр-

н! итерграли в^дпов^дають головним значениям »нтеграл1в в разуй?нн! Коши.

Ьикористуваннл двох с!ток в метод; "дискр<.;тних вихр!в" х;озволяс побудувати добре обумовлену систему лии'Рлих алгеб-

хедвдих р|пнянь для визначсння контактних налрукень посгаз-IV задач!.

¡ = П

. Четвертий розд?л присвячено числовому анализу р/шення поставлено" задач! у випадку: - повчий контакт; .: - ?деальне ковэання зовн?шн?й пооерхн? оболонки.

Описан? програми для 1ЕМ РС, як! реал»зують эалропоно-вян? в дисертац I йн!й робот» алгоритми числового розв'язку жтегральних р?внянь.

Проведений анал?з напруженого стану нескжченого' еере-довща |'з сферичное оболонкою показав, що наявтсть частко-вого в?дшарування середовища в!д включения приводить до знатного змГнення напружено-деформованого стану включения * матриц?. Найб?льше значения коеф!ц?ент?в концентрац?«' напру-жень д(готь на мех? роздГлу м?ж включениям середовкцем в район? & - 0 - 50°. Максимально стискаюче налруяення вкникас в середин? поверхн! контакта (на екватор? )(рис. 3).

Рис. 3

3 зростанням г(д-ростатичлто стис-ненкя ширина мая1 -в!дшарування змен-шуетьск. Максиыаль-' них эначень дотичн! налруження Тго досягають в оточен-н! точки в!дв:арузан-ня. Абсолютна величина Х-гв 3 небез-печн!йточц! змсншу-сться з зростшшж

т

тдношсння

Тъ

в'

(рис. 4).

Виконан! досл!д-нсння дозволили вста-новити, ЦО в'|Дсут-н!сть поверхових зв'язю'в м!к сферич-

Рис. 4. ."

ною ооолонкою I сср-едовгацем эмаше лалружениГ, стан матриц!. Максимально значения 6" 1рвнутр1 пн 1й повсрхн! порожнини сере-довица знаходиться в район! 9 а 30 - 40°, як. у в кладку пов-ного контакту, так I при ¡дсальному ковзанн!, але у випадку останнього, абсолютна величина налруження суттево эроегае в пор!внянн! з повшш контактом. На зовжштй повзрхн! оболонки величина напрукення у вкладку идеального Ковзан-ня зменшустьоя б район! ?0 - 40п. .

Проведено анал'|Э впливу геоиетричних ! ф!зш:о-;.;ехак1 ч-

л'аосдлсо:-ч ?" ; " ;:•■:! :гд йс"ер:зп '»"л!.'" .'•.-г.:г ■ ■ •¡.i.

Лнп.Ч!су'О'чл одорггп! рзаульг;:?:: ni,>!.;:;'у:р 'гггру-гений "т?:л ::r.?p::iú ; у: i ai;; :ïapawi-

pa з1дкоспс!™орст!:ос:'?{.'c^'vr, ^ёдиокг.т-т'

rco!.î3?prr^nac :г. itcpr:s-fpí:)t ta-m йяяру-

яень» ¿а з- сер?дозщ1г ' га» ,î у з&т.спм» доогд'ё« iwí^í.wo-ro значения (рис.. у, о}« В ™о:1 г^ г:Ь:2 ;:cr:>-ix ch^'^s-ííz параметра sqjcîwwt J'í . з1днсс::о • обсяочк» р

а г

ь* 8 *25 / / / ' А: ■•А У , «

^ У // /уг,^ ^А

1 V А

1' 1 1 !

---1 |'Л ||, 11 ■ ■

и ае

Рас. 6

Рис. 7,

- на глыбинах А" 2000 ь! ь умовох г!дростатикп * ' 0СЬ0В0Гл р"ЭТЛГу~ пання найб('льц

бд ал ими с термопластов? оболонки;

- на глибин! (Пльу н|'ж 2000 м - с:ш-катн!; особливо кс-рамичн!, фарфороз;, корундон).

На заключения .приведен« основн! результат« роботк, ' як» зводяться до сл! дуючпго*,

I. На основ! анализу сучасних метод? в р?шення -задач л5н!йно? тсор»> пружност! побудова-но анал!тична р»шен-ня задач! про визна-чення контсктних на'

пружень, вкникаючих в несюнченому пружному середовжц, що м'.сч-Ши сружиу сферичну. оболонку при наявност» чаеткового в!;

¡ларування у випадках:

а> досконалого контакту;

Т1ШН- ilIîîPO - "í1AKFCCC2?,. иХ.МШЭРКСТОБУЯТЬСЯ S конструктах ГЛУБОКОВОДНОï ТЕХН1КИ

UaíS'Piíia. ' rjrCTKîia' ' •,: Уйвиа■- а!яиокання ПоДУЛЬ ¡Ядноваиня Роадько

. • r/Cïl ■ ; , густйиа пнутр.рал. Юнга. ■ поду.пзй Ю. ДОСЯГНУТ 5,

Г/СП - 050Л0ЯКИ до ' SODHllUHliOrO îiO/Rl . 10и6ИПа Бал»ченкя та натра«! Е0/Е1 паисинл-яьна г^иВикл га.

iu^pctzpu '• ■' ' ' ■

. ?.о 2.Î ; O.Öi ■ '• 2.185 в& •1.600-2000

, 'Тсйпзплйсз' ■'■•.-•;• '• ' . 1.23 ■ - г 0.39 ,: •1.1. 32 3500-4000

i Л 0.3 ■. V- ' . 'O.SO ' 0. 007 2.6 1500

"•-Cücoiwacs-• ).'■'■ ' ч х.о 0.5 O.Ol 0. 25-0. 3 7.3-0.0 2000

; C:w.¿\. ;.'/;...'•. 2.2-2.0 0.6-0.? • 0. SÖ-Öi 81 0. 40-0.83 14 - 25 2000-6000

' .»uiToaa 1.7-1.0 0.1-0.1*1 0.980-0.581 0. 40-0. 01 14 - 21 • 1000

Y V- : ■ ' 0.15-0.20 0.Э79-0.972 ( 1500

- . .:Х; 0.21-0.23 0.970-0.SS3 2500

' ■ ' о:28-0.зо 0.30-0.40 0.084-0.86t 0.950^01954 4000 5500

. ; CiPÍOi» . •". .•"■ ' 2.2-2. '1 0.1-0. и 0.903-0,800 ,0.71-0.04 24 1000

0.15-0.20 . 0.975-0.970 2500

а. 21-0. 25 0.26-0.30 0.30-0.ад 0.SSS-0.Ö33 : 0.961-0,958 Q.S52-0.942 4000 55С0 70С0

з.сз '■• 0.15-0. 20 0.21-0.25 . 0.26-0.30 0.31-0.40 0.£30-0.934 0.983-0.978 0.977-0.972 0.971-0. ses 115 . 2500 . 4000 5500 11300

HCTOCQEPbJ • '

CKww

СЕЛ, "^згоэн*"

FÏD 2021 " 2,3 0.24 о. эе . 0.4Q-0.85 14-2S 6500

сил, "3!Г" а 15 S 2,3 0,12-0.13 0.93-0.96 0.48-0.05 14-25 3000

i сш, «з{5и а 40 s 2,3 0,34-0,40 0,95-0.34 0. 48-0.85 14-25 S000

СPCP, KCO-AS ïp.ft 2.3 0,24-0,30 0.953-0,959 0.73 • • 20 . 4500

! CFCP, ÏÎCO-ЙО ГР.В 2,3 0,31-0,33 0,958-0,942 Ö. 78 20 6500

"j СРСР. 7;СВП 2,3 j 0,21-0,40 0,96-0,94 0. 03 23 45GO-SOOG

о) îреального иовохшя поверхн! ыодчония в'односно п^-рокикни еередовкца.. • •

2- Запророновйна ! обгрунтовоно метод числового решения задач? „ Вперше доведено справедливость переносу метода t ♦

"цкскритних вихров" Î3-аеродккаы!ки « теорою пружност! не тольки для роэв*язення плоских.задач, a j для визначення ' пол¡в нанруг « склааних просторових восескметричшх задачах теори пруг-аюот!.

3.' Проведено анал'ой впливу геометричних ! фозико-меха-ноцних параметров неоднородное?î ? середоЕКца на напругсен~ ня. що отписать на поверхн! розыегування цатрицн-включення.

4. На ochobï сдерггаких результатов ввдодено кяас ком-позицойнкх мат ер ¡ало в,- наповкеиих слабо збурениыи включениями и •

5. Найден' неспркятлев! словв'одношення мо к, геометрич-нши ! фозико-ыехакочними характеристиками компонент!в ком-позицН&ого матеро слу, при. яких концентрац! i напрут на контактной поверхн« досягать наибольшего значения,

GV■ Розроблено рекомендаци по використанню мокро-макросфер в елементах глибоководно'! .техноки.,.

7. Практичне використання одержаних результат!в дозво-ля€ суттфо розширити можливост! викор4фтання легковагових . кокпозиц|йних матер!ад1в в елементах глибоководно* техноки, що дозволяс значно знизят и мае огабаритн ! характеристики г нарт ость глибоководних техшчнях засобо'а.. ' '

В додатках приведен! тексти програм.деяк? громоздко формули анрл1тичного ршення зацач? »

Основно мат ер ¡ал« дисертаци опубл Ï ковано в сдодуючих роботах:

> : I. Баранова !.!.Г., Бурдун Е, Т. Упругая среда с частично •ффлойвшккся полил сферическим включением.//Строительная т-корабля: Сб. научн. тр. - Николаев. НКИ, 1990,- с.74-90.

-.; 2.. Баранова '1.Г., Бурдун Е.Т. ЧисленкгЛ метод решения задачи об определении напряженно-дефор.трованного состояния легковесного композиционного материала с частично стслойв-гтазел сферическим ьклвчением.//Строительная нзхат-ка корабля, Сб.научт-итр.- Николаев: НКИ, 1993, е.81-85.

-3. Баранова М.Г, Влияние частично отслоившегося вялв-чоняя на напрязэнно-де^орммроватюе состояние композита,// Строительная механика корабля. Сб.научн.тр.- Николаев: НЮ!, ЮЭЗ,, е. 86-91.

4. Ймг/цуя burdur7 [ Studies of sir-ess

concentration in etadk Scd^ due lo рагЩ separated

hetlm уз fart cat mclusicn jlphrmiwnat conference

On cci(Xn research. and awler-ivciler ¿eefincfcw: lnt*cem)L TfiArtctcyfr SO - p'

5. Баранова'it.Г., Бурдун E.T. Обоснованна чкелонного метода репвная задачи об определения напряпзшю-дефориируеот-ге состояния дэгговэсного ггснпогнгронного материала с частич-!ю отсдоибеямся сфэр.'гчзскш ягкгтакпе!!,//ксцп0э1щп0пн:и 11870-

риаян в конструкциях глубоко содкхк тохкпчэскнх срадств» Твзи-;н докя» Всасоезкой научно-тепптчзекоП иифэронцзи.-Николаев, E99I.

• в, Баранова Н.Г., Бурдун В.Т. Прочность логковаского тоглюзидпогоязго глатвркала s частотно стсяоивптася полст ефо-запвекг-ш вклетением.//Црсбле:.^ прочности и то-люгопгл изго-гош?з;тая ¡инструкций 'пэ псг/позп?:о1зюго исторгала. Я'езпек toioj. Вессояэкэй научно-толпгческой кшфрзпцпя, - Савастополь, [990,

7. Баранова М.Г., Бурдун 2,Т. Расчзт конструкции гр.усс-'-

I

вей стрелы агрзгата установки для добнчи железо -марганце 51?:; конкреций. Тезисы докл. Всесоюзно," научно-технической конференции ИГО "Технология",- Обнинск, 1920«

Баранова М.Г. Влиянкз отслоений, возникающих в легко-юснътх композитах, на концентрацию напряжений в конструкциях глубоководной техники. (Ча правах рукописи.]

Диссертация на соискание учено? степени кандидата технических наук по специальности 05.08.02,- "Строительная механика корабля", Украинский государственник морской технический университет. 1

В работе предлагается решение новой задачи об определи лии напряхгзнно-дефориированного состояния упругой среди, содержащей полое сферическое включение в случае отслоения на части-контактной поверхности матрица-включение при одновременном действии растягивающих нагряхениП и гидростатического обаатия.

Исследовано влияние отслоенир, .возникающих в легковесных vQмпcзИ'Tax, на концентрацию напряжений в. материале,,

Разработаны к обоснован!! рекомендации по проектированию легковеснкх композитов, удовлетворяющих конструкционна требования« при создании глубоководное технических средств,

Клвчов! слова: оболонка, в!дщарування, глябоководн") то» н»чн» засоби.