Using RBF-FD for calculation of hydroelastic vibrations of axisymmetric orthotropic shells of rotation

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Geometrically nonlinear differential equations describing the dynamic deformation of axisymmetric shells of rotation are derived on the basis of general equations for solving functions in the global coordinate system. The equations take into account thinning/thickening at large longitudinal strains as well as transverse shear for thick shells. The motion and pressure of an ideal incompressible fluid is described by a displacement potential. To obtain the numerical solution, the finite difference method based on spline interpolation by polyharmonic radial basis functions is applied. The calculation method is implemented in software package. Good agreement of the calculated displacements with the results of modeling by different finite elements in ANSYS is obtained. The frequencies of the hydroelastic vibrations of the tanks are compared with those obtained by the finite element and boundary element method, as well as with results from published articles by other researchers.

全文:

受限制的访问

作者简介

С. Nguyen

Novosibirsk State Technical University

编辑信件的主要联系方式.
Email: mckq1985@gmail.com
俄罗斯联邦, Novosibirsk

D. Shelevaya

Novosibirsk State Technical University; Lavrentyev Institute of Hydrodynamics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: mckq1985@gmail.com
俄罗斯联邦, Novosibirsk; Novosibirsk

D. Krasnorutsky

Novosibirsk State Technical University; S.A. Chaplygin Siberian Research Institite of Aviation

Email: mckq1985@gmail.com
俄罗斯联邦, Novosibirsk; Novosibirsk

参考

  1. Колесников К.С. Динамика топливных систем ЖРД / К.С. Колесников, С.А. Рыбак, Е.А. Самойлов. М.: Машиностроение, 1975. 172 с.
  2. Аннин Б.Д., Волчков Ю.М. Неклассические модели теории пластин и оболочек // Прикладная механика и техническая физика. 2016. № 5. С. 5–14. https://doi.org/10.15372/PMTF20160501
  3. Бочкарев С.А. Собственные колебания усеченных конических оболочек, содержащих жидкость / С.А. Бочкарев, С.В. Лекомцев, В.П. Матвеенко // Прикладная математика и механика. 2022. Т. 86. № 4. С. 505–526. https://doi.org/10.31857/S0032823522040038
  4. Левин В.Е. Метод конечных и граничных элементов в динамике конструкций летательных аппаратов: специальность 05.07.03 “Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов”: Диссертация на соискание доктора технических наук / В.Е. Левин. Новосибирский государственный технический университет. Новосибирск, 2001. 341 c.
  5. Красноруцкий Д.А., Лакиза П.А., Шелевая Д.Р. Программный комплекс для моделирования механики системы тонких упругих стержней. Краевые задачи и математическое моделирование: темат. сб. науч. ст. Новокузнецк: Изд-во КГПИ КемГУ, 2023. С. 57–60.
  6. Flyer N., Fornberg B., Bayona V. & Barnett G.A. On the role of polynomials in RBF-FD approximations: I. Interpolation and accuracy // J. Computational Physics. 2016. V. 321. P. 21–38. https://doi.org/10.1016/j.jcp.2016.05.026
  7. Shankar V, Wright G.B., Kirby R.M., Fogelson A.L. A Radial Basis Function (RBF)-Finite Difference (FD) Method for Diffusion and Reaction-Diffusion Equations on Surfaces // J. Sci. Comput. 2016. Jun 1. V. 63(3). P. 745–768. https://doi.org/10.1007/s10915-014-9914-1
  8. Kalani Rubasinghe, Guangming Yao, Jing Niu, Gantumur Tsogtgerel. Polyharmonic splines interpolation on scattered data in 2D and 3D with applications, Engineering Analysis with Boundary Elements. 2023. V. 156. P. 240–250. https://doi.org/10.1016/j.enganabound.2023.08.001
  9. Fornberg B., Flyer N. Fast generation of 2-D node distributions for mesh-free PDE discretizations // Computers & Mathematics with Applications. 2015. V. 69. Iss. 7. P. 531–544. https://doi.org/10.1016/j.camwa.2015.01.009
  10. Shankar V. The overlapped radial basis function-finite difference (RBF-FD) method: A generalization of RBF-FD // J. Comput. Phys. 2017. V. 342. P. 211–228.
  11. Гнитько В.И. Сравнение методов конечных и граничных элементов в задачах о колебаниях составной оболочки вращения с жидкостью / В.И. Гнитько, К.Г. Дегтярев, Е.С. Кононенко, А.М. Тонконоженко // Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. 2019. C. 38–45.
  12. Мокеев В.В. Исследование динамики конструкций с жидкостью и газом с помощью метода конечных элементов // Изв. РАН. Механика твердого тела. 1998. № 6. С. 166–174.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Deformation and equilibrium of a small shell element.

下载 (137KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Axisymmetric shell of revolution with liquid.

下载 (195KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Examples of filling the calculation area with nodes.

下载 (1MB)
索引源数据
5. Fig. 4. Cylindrical shell. Calculation results.

下载 (368KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Clamped cylindrical shell. Calculation results.

下载 (522KB)
索引源数据
7. Fig. 6. Elliptical shell. Calculation results.

下载 (350KB)
索引源数据
8. Fig. 7. Cylindrical (a) and elliptical (b) shells, dependence of displacement on pressure.

下载 (297KB)
索引源数据
9. Fig. 8. Conical shell. Calculation results.

下载 (304KB)
索引源数据
10. Fig. 9. Composite shell. Calculation results.

下载 (391KB)
索引源数据
11. Fig. 10. Conical (a) and composite (b) shells, dependence of displacement on pressure.

下载 (275KB)
索引源数据
12. Fig. 11. Convergence of frequencies of hydroelastic oscillations of a hemispherical shell with water.

下载 (283KB)
索引源数据
13. Fig. 12. Forms of oscillations of a toroidal tank (FEM-MGE [4] (a), DARSYS (b), frequency convergence (c)).

下载 (281KB)
索引源数据

注意

Presented by Academician of the RAS B.D. Annin


版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024