Models of Deformation of Stiffened Orthotropic Shells under Dynamic Loading

Abstract

Two models of deformation of reinforced orthotropic shells under dynamic loading are considered in this paper. One such model is in the form of equations of motion and another model is in the form of a system of ordinary differential equations. Mathematical models are based on the hypotheses of the Kirchhoff – Love theory of shells. They take into account the geometric nonlinearity, orthotropic material properties and reinforcement elements. All relations of the models are in general form, and they can be used for a wide range of structures (shallow shells of double curvature, cylindrical, conical, spherical and toroidal shells and panels, etc.). An important feature of the proposed model is the ability to introduce stiffeners both discretely and by the method of constructive anisotropy (MCA) in accordance with their shear and torsional rigidity. The second model is derived by applying the Kantorovich method to the functional of the total energy of deformation of a shell. The resulting initial value problem is easier to solve than the system of equations of motion in partial derivatives

В данной работе рассматриваются два варианта математической модели деформирования под- крепленных ортотропных оболочек при динамическом нагружении: в виде уравнений движения и в виде системы обыкновенных дифференциальных уравнений. Математические модели строятся на основе гипотез теории оболочек Кирхгофа–Лява, учитывают геометрическую нелинейность и ортотропию материала, а также возможность наличия подкрепления конструкции. Все со- отношения моделей даются в общем виде и при указании соответствующих параметров Ляме могут быть использованы для широкого класса различных конструкций (пологих оболочек двоя- кой кривизны, цилиндрических, конических, сферических и тороидальных оболочек и их панелей и др.). Важной особенностью предложенной модели является возможность введения ребер жест- кости как дискретно, так и по методу конструктивной анизотропии с учетом их сдвиговой и крутильной жесткости. Второй вариант математической модели выводится путем приме- нения к функционалу полной энергии деформации оболочки метода Л. В. Канторовича (метод сведения трехмерного функционала к одномерному). Полученная начальная задача решается су- щественно проще, чем система уравнений движения в частных производных