Гідропружні коливання оболонок обертання при комбінованих вертікальних та горизонтальних навантаженнях

Анотація

Функціювання сучасних конструкцій відбувається в умовах дії підвищених технологічних навантажень. Оболонки обертання відносяться до найбільш застосовних елементів конструкцій. Умови експлуатації таких елементів передбачають вплив оточуючого середовища, тобто функціювання конструкцій відбувається в умовах взаємодії пружних оболонкових елементів з рідиною або газом. В роботі розглянуто коливання пружної оболонки обертання, частково заповненої рідиною, за умови дії зовнішніх навантажень в вертикальному та горизонтальному напрямках одночасно. Вважалось, що рідина є ідеальною та нестисливою, а її рух під дією прикладених навантажень є безвихровим. Це дало змогу ввести потенціал швидкостей для обчислення тиску рідини на поверхні оболонки та для визначення функції, що описує рівня підйому вільної поверхні. На першому етапі визначені частоти а форми вільних коливань оболонки з рідиною. Ці частоти зазвичай поділяють на два відокремлені спектри: частоти коливань вільної поверхні та частоти коливань пружних стінок. Для числової реалізації використано метод граничних елементів. В цьому дослідженні встановлено, що для досить тонких пружних стінок резервуара фундаментальна частота при зв’язаних коливаннях може бути набагато меншою, ніж частота рідини в оболонці з жорсткими стінками. Зі збільшенням товщини стінки резервуара цей ефект стає незначним, а нижча частота коливань оболонки з рідиною наближається до частоти коливань рідини в жорсткому резервуарі. Другий етап дослідження пов'язаний із аналізом комбінованих горизонтальних та вертикальних навантажень. Розглянуто випадки, коли частоти навантажень є близькими до фундаментальної частоти плескань та до нижчої частоти коливань пружних стінок. Досліджено ефект параметричного резонансу. З’ясовано вплив наявності перегородок на рух оболонки з рідиною при вільних та вимушених коливаннях.