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

N. S. Azikov; Азиков Н. С.; A. Zinin; Зинин А. В.

doi:10.31857/S0235711923060056

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

Authors: Azikov N.S.¹, Zinin A.²
Affiliations:
1. Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences (IMASH RAN)
2. Moscow Aviation Institute (National Research University)
Issue: No 6 (2023)
Pages: 22-31
Section: НАДЕЖНОСТЬ, ПРОЧНОСТЬ, ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ МАШИН И КОНСТРУКЦИЙ
URL: https://rjsvd.com/0235-7119/article/view/675609
DOI: https://doi.org/10.31857/S0235711923060056
EDN: https://elibrary.ru/EFMVPY
ID: 675609

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription or Fee 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.

Keywords

stability, quadrangular panel, boundary conditions, composite material, reinforcement structure

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

Ганиев Р.Ф., Глазунов В.А. Актуальные проблемы машиноведения и пути их решения // Инженерный журнал. 2015. № S11. С. 1.
Васильев В.В. Механика конструкций из композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1988. 270 с.
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.
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.
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
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.
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.
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.
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.
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.
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
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
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.
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
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
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
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
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
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.
Алфутов Н.А. Основы расчета на устойчивость упругих систем. М.: Машиностроение, 1991. 336 с.
Прочность, устойчивость, колебания: Справочник в 3-х т. Т. 3 / Под ред. И.А. Биргера и Я.И. Пановко. М.: Машиностроение, 1968. 568 с.
Маделунг Э. Математический аппарат физики. М.: Наука, 1968. 620 с.
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.
Liew K.M., Wang C.M. pb-2 Rayleigh–Ritz method for general plate analysis // Engineering Structures. 1993. V. 15 (1). P. 55.
Крылов А.Н. О расчете балок, лежащих на упругом основании. Л.: АН СССР, 1931. 154 с.
Калиткин Н.Н., Альшина Е.А. Численные методы. В 2 кн. Кн. 1. Численный анализ. М.: Академия, 2013. 304 с.