Aeroelastic stability of a cylindrical shell of linearly varying thickness

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

For the first time, the aeroelastic stability equations of a composite cylindrical shell of linearly varying thickness are obtained on the basis of the bending theory of orthotropic shells for a shell subjected to axial forces and supersonic gas flow. The solution of the equations is assumed of the form of a trigonometric series in the axial coordinate. The problem is reduced to an infinite system of algebraic equations by the Bubnov-Galerkin method. The obtained characteristic equation is approximated by the Lagrange polynomial, whose stability is investigated with the use of the Routh-Hurwitz criterion. As a numerical example, the effect of the thickness gradient, structural damping and axial force on the critical velocity for a composite shell of linearly varying thickness in supersonic gas flow is shown. The refinement in the value of the critical velocity resulting from the use of the suggested model is about 35% as compared to the results for a shell of averaged constant thickness. This indicates the relevance of this model for aircraft weight optimization. The suggested approach expands the range of problems to be solved and allows for the analysis of the aeroelastic stability for orthotropic cylindrical shells of linearly varying thickness in supersonic gas flow.

About the authors

V. N. Bakulin

Institute of Applied Mechanics of Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: vbak@yandex.ru
Russian Federation, 7, Leningradsky ave, Moscow, 125040

M. A. Konopelchev

Moscow Aviation Institute (National Research University)

Email: konopelchevm@gmail.com
Russian Federation, 4, Volokolamskoe shosse, Moscow,125993

A. Ya. Nedbay

Moscow Institute of Thermal Technology

Email: vbak@yandex.ru
Russian Federation, 10/1, Beresovoya alley, Moscow, 127276

References

  1. Липанов А.М., Алиев А.В. Проектирование РДТТ. М.: Машиностроение, 1995. 397 с.
  2. Бакулин В.Н., Образцов И.Ф., Потопахин В.А. Динамические задачи нелинейной теории многослойных оболочек: Действие интенсивных термосиловых нагрузок, концентрированных потоков энергии. М.: Физматлит, 1998. 464 с.
  3. Бакулин В.Н. Исследование напряженно-деформированного состояния трехслойных оболочек при действии радиальной нагрузки, неравномерно распределенной по полукольцевой площадке // Проблемы прочности. 1985. № 5. С. 78-81.
  4. Бакулин В.Н., Мысык Д.А. К расчету трехслойных оболочек с переменной толщиной заполнителя // Механика композитных материалов. 1980. № 5. С. 933-935.
  5. Бакулин В.Н., Недбай А.Я., Шепелева И.О. Динамическая устойчивость ортотропной цилиндрической оболочки кусочно-постоянной толщины при действии внешнего пульсирующего давления // Изв. вузов. Авиац. техника. 2019. № 2. С. 19-25.
  6. Алгазин С.Д., Кийко И.А. Флаттер пластин и оболочек. М.: Наука, 2006. 247 с.
  7. Бакулин В.Н., Волков Е.Н., Недбай А.Я. Флаттер слоистой цилиндрической оболочки, подкрепленной кольцевыми ребрами и нагруженной осевыми силами // ДАН. 2015. Т. 463. № 4. С. 414-417.
  8. Бакулин В.Н., Волков Е.Н., Недбай А.Я. Динамическая устойчивость цилиндрической оболочки, подкрепленной продольными ребрами и пустотелым цилиндром, при действии осевых сил // Инж.-физ. журн. 2016. Т. 89. № 3. С. 742-747.
  9. Бакулин В.Н., Боков М.А., Недбай А.Я. Аэроупругая устойчивость цилиндрической оболочки из композиционного материала при двухстороннем обтекании // Механика композитных материалов. 2017. Т. 53. № 6. С. 1153-1164.
  10. Бакулин В.Н., Волков Е.Н., Симонов А.И. Динамическая устойчивость цилиндрической оболочки при действии переменного по оси внешнего давления // Изв. вузов. Авиац. техника. 2017. № 4. С. 11-17.
  11. Бакулин В.Н., Данилкин Е.В., Недбай А.Я. Динамическая устойчивость цилиндрической оболочки, подкрепленной цилиндром и продольными диафрагмами, при внешнем давлении // Инж.-физ. журн. 2018. Т. 91. № 2. С. 564-570.
  12. Бакулин В.Н., Конопельчев М.А., Недбай А.Я. Флаттер слоистой цилиндрической консольной оболочки, подкрепленной торцевым шпангоутом // Изв. вузов. Авиац. техника. 2018. № 4. С. 14-19.
  13. Соломонов Ю.С., Георгиевский В.П., Недбай А.Я., Конопельчев М.А. Устойчивость трехслойной оболочки с кольцевыми ребрами в сверхзвуковом потоке газа // Механика композиционных материалов и конструкций. 2017. № 3. С. 435-443.
  14. Москвин В.Г. Устойчивость круговой цилиндрической оболочки из линейного вязкоупругого материала в сверхзвуковом потоке газа / Тр. 8-й Всесоюзной конференции по теории оболочек и пластин. М.: Наука, 1962. С. 527-531.
  15. Соломонов Ю.С., Георгиевский В.П., Недбай А.Я., Андрюшин В.А. Прикладные задачи механики композитных цилиндрических оболочек. М.: Физматлит, 2014. 408 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2019 Russian academy of sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies