Research of the impact of the pneumatic loading speed on dynamic parameters of a cylindrical largesized shell
The solid mechanics problem on the packaging and subsequent pneumatic deployment of large-sized shells is relevant due to the need to operate such structures in hard-to-reach places. In particular, such a place is outer space. The paper considers the elastic cylindrical shell deployment from a packed state by internal pressure in a finite time interval. The packaged shell consists of two rectangular plates joined by ideal (with no bending resistance) joint-hinges arranged at the edges. Both static and dynamic problems are considered. Solutions are obtained on the basis of a geometrically nonlinear model of an elastic body using the ANSYS engineering package. It is shown that the pneumatic loading of an elastic structure is accompanied by its oscillations with increasing frequency and the amplitude decreasing in time. The period of shell oscillations is found to be dependent on the operating loading pressure and independent of the pressure supply rate, and it almost equals the period of oscillations of the statically loaded shell under the same pressure. The wide range variation in the natural oscillation frequencies of the structure during pneumatic deployment, which is revealed in the study, is of great importance since it makes possible to predict resonant modes accompanying the process. The results of the study will be used in problems of mechanics related to the pneumatic deployment of shell structures (for example, telescope reflectors, antennas, etc.) in space.
Keywords
large-sized shells,
vibrations,
geometrically nonlinear model of elastic body,
finite element method,
pneumatic deploymentAuthors
Pestrenin Valeriy M. | Perm State National Research University | pestreninvm@mail.ru |
Pestrenina Irena V. | Perm State National Research University | ipestrenina@gmail.com |
Rusakov Sergey V. | Perm State National Research University | rusakov@psu.ru |
Buzmakova Galina V. | Perm State National Research University | galina210896@mail.ru |
Всего: 4
References
Белов Д.В., Югов А.М. Возведение купольных конструкций с использованием пневматических опалубок // Вестник Донбасской академии строительства и архитектуры. 2009. № 6(80). С. 3-8.
Кривошапко С.Н. Пневматические конструкции и сооружения // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2015. № 3. С. 45-53.
Соколовская И.Ю. Напряженно-деформированное состояние армированных пневмоопорных оболочек и наземных емкостей: автореф. дис.. канд. техн. наук: 05.23.17 -Строительная механика; 01.02.04 - Механика деформируемого твердого тела. Новосибирск: Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет, 2006. 22 с.
Ермолов В.В., Бэрд У.У., Бубнер Э. и др. Прошлое, настоящее и будущее пневматических строительных конструкций // Пневматические строительные конструкции / под ред. В.В. Ермолова. М.: Стройиздат, 1983. С. 5-46.
Quinn G., Gengnagel C. A review of elastic grid shells, their erection methods and the potential use of pneumatic formwork //Mob Rapidly Assem Struct IV. 2014. V. 136. P. 129143. DOI:10.2495/MAR140111.
Бельков А.В. Моделирование крупногабаритных пневматических конструкций // Перспективы развития фундаментальных наук: Сборник научных трудов XIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Национальный исследовательский Томский политехнический университет. 2016. Т. 3. С. 21-23.
Морозков И.С., Ромащенко С.В., Шевцов Е.А., Шатров А.К. Рефлекторы антенн космических аппаратов на базе гибкой формообразующей структуры // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2010. Т. 1. № 6. С. 100-101.
Леонов В.В., Жаренов И.С. Анализ особенностей конструкции крупногабаритных надувных концентраторов солнечного излучения //Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2013. № 10. С. 177-192. DOI:10.7463/1013.0618788.
Леонов В.В., Жарёнов И.С. Особенности проектирования крупногабаритных космических зеркальных концентраторов солнечного излучения // Сб. трудов шестой Российской национальной конференции по теплообмену. 2014. С. 1233-1236.
Kondyurin A., Lauke B., Kondyurina I., Orba E. Creation of biological module for selfregulating ecological system by the way of polymerization of composite materials in free space // Advances in Space Research. No. 34. 2004. P. 1585-1591.
Kondyurina I., Kondyurin A., Lauke B., Figiel L., Vogel R., Reuter U. Polymerisation of composite materials in space environment for development of a Moon base // Advances in Space Research. V. 37. 2006. P. 109-115.
Pestrenin V.M., Pestrenina I.V., Rusakov S.V., Kondyurin A.V. Deployment of large-size shell constructions by internal pressure // Mechanics of Composite Materials. 2015. V. 51. No. 5. P. 629-636.
Пестренин В.М., Пестренина И.В., Русаков С.В., Кондюрин А.В., Корепанова А.В. Упаковка и развертывание внутренним давлением крупногабаритных оболочечных конструкций // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2016. № 4. С. 273-286. DOI 10.15593/perm.mech/2016.4.18.