Influence of the Reinforcement Structure and Boundary Conditions on the Stability of Quadrangular Composite Panel

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

An analysis of the stability of quadrangular orthotropic composite panels under compression and shear is presented. The stability problem is solved by the Rayleigh–Ritz method in displacements with approximation of the deflection eigenmodes by Krylov functions. An assessment is made of the influence of fastening conditions and the laying pattern of layers of a composite structure on the parameters of the critical behavior of quadrangular panels. The accuracy of the numerical procedures is confirmed by comparison with the results of the exact solution of the main linearized equation of stability theory using the example of an isotropic plate.

About the authors

N. S. Azikov

Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences (IMASH RAN)

Email: allzin@yandex.ru
Moscow, Russia

A. Zinin

Moscow Aviation Institute (National Research University)

Author for correspondence.
Email: allzin@yandex.ru
Moscow, Russia

References

  1. Ганиев Р.Ф., Глазунов В.А. Актуальные проблемы машиноведения и пути их решения // Инженерный журнал. 2015. № S11. С. 1.
  2. Васильев В.В. Механика конструкций из композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1988. 270 с.
  3. Ganiev R.F. Fundamental and Applied Problems of Nonlinear Wave Mechanics and Engineering: Groundbreaking Wave Technologies and Wave Engineering // J. of Machinery Manufacture and Reliability. 2019. V. 48. № 6. P. 477.
  4. Глазунов В.А., Филиппов Г.С., Ганиев Р.Ф. Актуальные проблемы машиноведения и пути их решения. Волновые и аддитивные технологии, станкостроение, роботохирургия // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2018. № 5. С. 16.
  5. Irisarri F.X., Julien C., Bettebghor D. et al. A general optimization strategy for composite sandwich structures // Structural and Multidisciplinary Optimization. 2021. V. 63. P. 3027. https://doi.org/10.1007/s00158-021-02849-8
  6. Бойцов Б.В., Гавва Л.М., Ендогур А.И., Фирсанов В.В. Напряженно-деформированное состояние и устойчивость конструктивно-анизотропных панелей летательных аппаратов из композиционных материалов с учетом технологии изготовления // Известия вузов. Авиационная техника. 2018. № 4. С. 20.
  7. Alhajahmad A., Mittelstedt C. Buckling and postbuckling performance of composite fuselage panels with cutouts using continuous streamline fibres // Int. J. of Mechanical Sciences. 2021. V. 212 (4). P. 106841.
  8. Акишев Н.И., Закиров И.И., Иванов В.А. и др. О приближенных аналитических решениях задач устойчивости косоугольных пластин при комбинированных видах нагружения // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2011. № 2. С. 3.
  9. Азиков Н.С., Зинин А.В., Гайдаржи Ю.В., Сайфуллин И.Ш. Прочность при закритическом деформировании косоугольных композиционных панелей // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2021. № 5. С. 62.
  10. Azikov N.S., Zinin A.V. Analysis of Free Vibrations of a Skew Orthotropic Composite Panel // J. of Machinery Manufacture and Reliability. 2022. V. 51 (5). P. 406.
  11. Azikov N., Zinin A., Gaidarzhi Y. Buckling and free vibration analysis of skew shallow composite panel // AIP Conference Proceeding, 14 June 2023. V. 2507 (1). 040013. https://doi.org/10.1063/5.0109355
  12. Chen Q., Qiao P. Buckling and postbuckling of rotationally-restrained laminated composite plates under shear // Thin-Walled Structures. 2021. V. 161. 107435. https://doi.org/10.1016/j.tws.2021.107435
  13. Shufrin I., Rabinovitch O., Eisenberge M. A semi-analytical approach for the geometrically nonlinear analysis of trapezoidal plates // Int. J. of Mechanical Sciences. 2010. V. 52 (12). P. 1588.
  14. Cen S., Shang Y. Developments of Mindlin-Reissner Plate Elements // Mathematical Problems in Engineering. 2015. V. 1. P. 1. https://doi.org/10.1155/2015/456740
  15. Kumar A., Singha M.K., Tiwari V. Stability Analysis of Shear Deformable Trapezoidal Composite Plates // Int. J. of Structural Stability and Dynamics. 2019. V. 19 (8). P. 1971004. https://doi.org/10.1142/S0219455419710044
  16. Kumari E., Lal S. Nonlinear bending analysis of trapezoidal panels under thermo-mechanical load // Forces in Mechanics. 2022. V. 8. P. 100097. https://doi.org/10.1016/j.finmec.2022.100097
  17. Gürses M., Civalek O., Ersoy H., Kiracioglu O. Analysis of shear deformable laminated composite trapezoidal plates // Materials and Design. 2009. V. 30 (8). P. 3030. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2008.12.016
  18. Yas M.H., Bayat A., Kamarian S., Malekshahi A., Song J.I. Buckling Analysis and Design Optimization of Trapezoidal Composite Plates under Hygrothermal Environments // Composite Structures. 2023. V. 315 (3). P. 116935. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2023.116935
  19. Watts G., Kumar R., Patel S. N., Singh S. Dynamic instability of trapezoidal composite plates under non-uniform compression using moving kriging based meshfree method // Thin-Walled Structures. 2021. V. 164. P. 107766.
  20. Алфутов Н.А. Основы расчета на устойчивость упругих систем. М.: Машиностроение, 1991. 336 с.
  21. Прочность, устойчивость, колебания: Справочник в 3-х т. Т. 3 / Под ред. И.А. Биргера и Я.И. Пановко. М.: Машиностроение, 1968. 568 с.
  22. Маделунг Э. Математический аппарат физики. М.: Наука, 1968. 620 с.
  23. Nallim L.G., Martinez S.O., Grossi R.O. Statical and dynamical behaviour of thin fibre reinforced composite laminates with different shapes // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2005. V. 194 (17). P. 1797.
  24. Liew K.M., Wang C.M. pb-2 Rayleigh–Ritz method for general plate analysis // Engineering Structures. 1993. V. 15 (1). P. 55.
  25. Крылов А.Н. О расчете балок, лежащих на упругом основании. Л.: АН СССР, 1931. 154 с.
  26. Калиткин Н.Н., Альшина Е.А. Численные методы. В 2 кн. Кн. 1. Численный анализ. М.: Академия, 2013. 304 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (40KB)
Indexing metadata
3.

Download (55KB)
Indexing metadata
4.

Download (58KB)
Indexing metadata
5.

Download (30KB)
Indexing metadata
6.

Download (35KB)
Indexing metadata
7.

Download (17KB)
Indexing metadata
8.

Download (33KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Н.С. Азиков, А.В. Зинин