Finite deformations of a toroidal shell | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2021. № 71. DOI: 10.17223/19988621/71/9

Finite deformations of a toroidal shell

The stress-strain state of a nonlinear elastic shell exposed to the internal pressure is considered. A surface of the shell is toroidal in shape in the initial state. The Lagrangian coordinates of the shell are assigned to a cylindrical system. The kinematic characteristics of the process are shown: a law of the motion of points, vectors of a material basis, a strain affinor and its polar decomposition, the Cauchy-Green strain measure and tensor, the Finger measure, and the “left” and the“right” Hencky strain tensors. Neglecting the shear components of the stress tensor, a constitutive relation is obtained as a quasilinear relation between true stress tensor and the Hencky corotation tensor. A system of equilibrium equations is presented in terms of physical components of the true stress tensor in the Lagrangian coordinates. Using the equilibrium equations and the incompressibility condition, a closed system of nonlinear ordinary differential equations is obtained to determine six unknown functions, depending on the angle indicating a position of the points along the cross-section in the initial state. The method of successive approximations is applied to estimate stress tensor components and to derive logarithms of the elongations of material fibers.

Download file
Counter downloads: 64

Keywords

toroidal shell, nonlinear elasticity, constitutive relations, method of successive approximations

Authors

NameOrganizationE-mail
Kozlov Viktor V.Tula State Universityvvkozlovtsu@mail.ru
Markin Aleksey A.Tula State Universitymarkin-nikram@yandex.ru
Всего: 2

References

Marchuk M.V., Tuchapskii R.I. Dynamics of geometrically nonlinear elastic nonthin anisotropic shells of variable thickness // International Applied Mechanics. 2017. V. 53. P. 655667. DOI: 10.1007/s10778-018-0848-4.
Cowley J., Mulholland A., Gachagan A.A. Nonlinear elasticity approach to modelling the collapse of a shelled microbubble // IMA Journal of Applied Mathematics (Institute of Mathematics and Its Applications). 2017. V. 82. P. 781-801. DOI: 10.1093/imamat/hxx013.
Долгих Д.В., Киселев В.В. Управление деформированием круговой цилиндрической оболочки // Известия Российской академии наук. Механика твердого тела. 2019. № 6. С. 54-67. DOI: 10.1134/S0572329919060072.
Киселев В.В., Долгих Д.В. Влияние жестких связей на изменение формы гидростатически сжатой оболочки // Прикладная механика и техническая физика. 2017. № 3. С. 178-189. DOI: 10.15372/PMTF20170318.
Жгутов В.М. Нелинейные уравнения равновесия ребристых оболочек c учетом различных свойств материала // Инженерно-строительный журнал. 2010. № 2 (12). С. 36-44. DOI: 10.18720/MCE.12.8.
Махутов Н.А., Щеглов Б.А., Евдокимов А.П. Нелинейная упругость торообразных резинокордных оболочек в режиме статического нагружения // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2006. № 2. С 27-36.
Верещака С.М., Жигилий Д.А., Караш И.Т., Дейнека А.В. Конструкционная прочность торообразных баллонов высокого давления // Вестник СевНТУ: сборник научных трудов. Серия: «Механика, энергетика, экология». 2012. Вып. 133. С. 329-334.
Фурсаев С.А. Деформирование торообразных оболочек с учетом режима сверхпластичности // Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. 2009. Вып. 1. С. 71-82.
Бакусов П.А., Семенов А.А. Устойчивость сегментов тороидальных оболочек при изменении угла отклонения от вертикальной оси // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2017. № 3. С. 17-36. DOI: 10.15593/perm.mech/2017.3.02.
Jiammeepreecha W., Chucheepsakul S. Nonlinear static analysis of an underwater elastic semi-toroidal shell // Thin-Walled Structures. 2017. V. 116. P. 12-18. DOI: 10.1016/ j.tws.2017.03.001.
Chernyshenko I.S., Maksimyuk V.A. On the stress-strain state of toroidal shells of elliptical cross section formed from nonlinear elastic orthotropic materials // International Applied Mechanics. 2000. V. 36. No.1. P. 90-97. DOI: 10.1007/BF02681963.
Буяков И.А., Лысенко А.В. Особенность осесимметричного деформирования надувной торообразной оболочки при воздействии внешнего давления // Космонавтика и ракетостроение. 2014. № 6 (79). С. 56-58.
Zhu Y., Сhen B., Zhao B., Zhao X., Tang W., Wang X. Buckling characteristics of externally pressurised toroidal shell // Ships and Offshore Structures. 2019. DOI: 10.1080/17445302. 2019.1682920.
Евдокимов А.П. Нелинейная упругость торообразных резинокордных оболочек соединительных муфт бурового оборудования // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2012. № 1. С. 31-36.
Сабиров Р.А. К расчету деформирования мягкой тороидальной оболочки // Решетневские чтения: материалы XXI Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. памяти генерального конструктора ракетно-космических систем академика М.Ф. Решетнева (8-11 нояб. 2017, г. Красноярск): в 2 ч. / под общ. ред. Ю.Ю. Логинова. 2017. Т. 2. С. 25-27.
Jiammeepreecha W., Suebsuk. J., Chucheepsakul S. Nonlinear static analysis of liquid-containment toroidal shell under hydrostatic pressure // Journal of Structural Engineering. 2020. V. 146. No. 1. DOI: 10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0002460.
Виленкин Н.Я. Метод последовательных приближений. М.: Наука, 1968. 108 с.
Лурье А.И. Нелинейная теория упругости. М.: Наука, 1980. 512 с.
Маркин А.А., Соколова М.Ю. Термомеханика упругопластического деформирования. М.: Физматлит, 2013. 320 с.
Маркин А.А., Христич Д.В. Нелинейная теория упругости: учеб. пособие: 2-е изд., доп. Тула: Изд-во ТулГУ. 2007. 92 с.
Биргер И.А., Пановко Я.Г. Прочность, устойчивость, колебания. Справочник: в 3 т. Т. 1. М.: Машиностроение, 1968. 831 с.
 Finite deformations of a toroidal shell | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2021. № 71. DOI: 10.17223/19988621/71/9

Finite deformations of a toroidal shell | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2021. № 71. DOI: 10.17223/19988621/71/9

Download full-text version
Counter downloads: 252