Modeling of wave processes in a thick-walled viscoelastic spherical shell under impulse load
DOI:
https://doi.org/10.24866/2227-6858/2024-4/31-39Keywords:
thick-walled shell, viscoelasticity, spherical shell, Laplace transform, impulse loadAbstract
The article investigates the problem of propagation of longitudinal waves in a thick-walled viscoelastic spherical shell under impulse load on its inner surface. The paper presents a numerical-analytical solution to the problem using the Laplace transform. The viscoelasticity model is described through the shear modulus operator relaxing according to the Kelvin – Voigt model without taking into account the relaxation of the volumetric module. The authors highlight important aspects, such as the need to take into account high-frequency oscillations and inertial effects arising from impulse load. Viscoelastic materials exhibit complex behavior depending on the time and frequency of load application, which requires the use of appropriate behaviors. The article presents graphs of the dependence of displacements on a radial variable at different time intervals, which allows us to better understand the reaction of a viscoelastic shell under the influence of a pulsed load. The results of the study can be useful in the development of structures subject to significant short-term loads (pulse effects), such as high-pressure tanks, pipelines, reactors, etc.
References
Saiyan S.G., Paushkin A.G. Development and verification of the two-layer thick-walled spherical shell's finite element model under temperature and force exposure // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Art. 032058. DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/913/3/032058
Андреев В.И., Булушев С.В. Оптимизация неоднородной толстостенной сферической оболочки, находящейся в температурном поле // Вестник МГСУ. 2012. № 12. С. 40–46.
Андрианов И.К., Лин Т. Предельное деформирование толстостенной сферической оболочки с учетом сжимаемости материала и его конечно-элементная верификация // Производственные технологии будущего: от создания к внедрению: материалы VI Международной научно-практической конференции молодых ученых, Комсомольск-на-Амуре, 05–11 декабря 2022 года: в 2 ч. Ч. 2. Комсомольск-на-Амуре: Комсомольский-на-Амуре государственный университет, 2023. С. 3–6.
Артемов М.А. и др. Задача о толстостенной сферической оболочке // Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don). 2021. Т. 21, № 1. С. 22–31.
Лычев С.А., Сайфутдинов Ю.Н. Уравнения движения трехслойной вязкоупругой сферической оболочки // Вестник СамГУ. 2005. № 6. С. 70–88.
Almuratov Sh. Radial vibrations of a viscoelastic spherical shell // Universum: technical sciences. 2022. № 3–7(96). С. 4–8.
Rossikhin Y., Shitikova M. Analysis of two colliding fractionally damped spherical shells in modelling blunt human head impacts // Open Physics. 2013. № 11(6). P. 760–778. DOI: https://doi.org/10.2478/s11534-013-0194-4
Liu T., Chen Yu., Hutchinson J., Jin L. Buckling of viscoelastic spherical shells // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 2022. № 169. Art. 105084. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmps.2022.105084
Achenbach J. Wave propagation in elastic solids. Elsevier, 2012. 425 с.
Лепихин П.П. Исследование напряженно-деформированного состояния многослойных толстостенных цилиндрических и сферических оболочек при импульсном нагружении по поверхности: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Харьков, 1979. 24 с.
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория упругости. М.: Наука, 1965. 248 с.
Работнов Ю.Н. Элементы наследственной механики твердых тел. Москва: Наука, 1977. 384 с.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2024 Far Eastern Federal University: School of Engineering Bulletin
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.