Bifurcation State and Rational Design of Three-Layer Reinforced Compound Cone-Cylinder Shell Structure under Combined Loading
| dc.contributor.author | Gristchak, V. Z. | en |
| dc.contributor.author | Hryshchak, D. V. | en |
| dc.contributor.author | Dyachenko, N. M. | en |
| dc.contributor.author | Sanin, A. F. | en |
| dc.contributor.author | Sukhyy, Kostyantyn M. | en |
| dc.date.accessioned | 2024-12-19T11:15:57Z | |
| dc.date.available | 2024-12-19T11:15:57Z | |
| dc.date.issued | 2023 | |
| dc.description | V. Gristchak: ORCID 0000-0001-8685-3191; D. Hryshchak: ORCID 0000-0001-8685-3191; N. Dyachenko: ORCID 0000-0001-5284-4502; A. Sanin: ORCID 0000-0002-5614-3882; K. Sukhyy: ORCID 0000-0002-4585-8268 | en |
| dc.description.abstract | ENG: An analytical-numerical approach to solving the problem of state bifurcation in terms of local and overall stability of a three-layer cone-cylinder shell structure discretely supported by intermediate rings, in particular of modern launch vehicles, under static combined loading by external pressure, axial forces, and torque is proposed in the paper taking into account the stiffness parameters of the intermediate rings in the plane of the initial curvature and for torsion. Corresponding solving equations for the problem are ordinary differential equations of the sixth order (for a cylindrical compartment with constant coefficients and for a conical one with variable coefficients along the axial coordinate). Differential relations that determine the conditions of conjugation through the intermediate ring are used. For the numerical solution, the finite difference method is used with central finite differences of the third and second order at the inner points of the shell determination segments and at its ends, respectively, and the second order differences with one step backward or forward at the conjugation points through the ring. The agreement of the calculation results with the known data for three-layer conical and cylindrical shells is shown, as well as in the limiting case, it is done when passing to a single-layer compound cone-cylinder structure. For the considered class of cone-cylinder shell structures, boundary surfaces are constructed that separate the stability region of the structure being under study, depending on the geometric and stiffness parameters of the compartments, reinforcing elements, and the external load condition. The external load effect on the parameter of the post-critical wave formation for the structure under investigation is studied, providing the visualization of the deformation behavior. The analysis of the calculation results has shown that this approach to solving the problem of bifurcation and equistability of the compound structure compartments in relation to the local and overall forms of protrusion allows choosing rational geometric and stiffness parameters of the shell components and force elements in terms of improving the weight characteristics of the structure. | en |
| dc.description.abstract | UKR: Запропоновано аналітико-чисельний підхід до розв’язання задачі біфуркації станів з точки зору локальної і загальної стійкості дискретно підкріпленої проміжними шпангоутами тришарової оболонкової конструкції конус-циліндр, зокрема сучасних ракет-носіїв, при статичному комбінованому навантаженні зовнішнім тиском, осьовими зусиллями і крутним моментом з урахуванням параметрів жорсткості проміжних шпангоутів в площині початкової кривини і на крутіння. Розв’язувальними рівняннями проблеми є звичайні диференціальні рівняння шостого порядку (для циліндричного відсіку із сталими коефіцієнтами, для конічного – із змінними за осьовою координатою коефіцієнтами). Використано диференціальні співвідношення, що визначають умови спряження через проміжний шпангоут. Для чисельного розв’язання застосовується метод скінченних різниць з центральними скінченними різницями третього та другого порядку у внутрішніх точках відрізків визначення оболонок і на її торцях відповідно та різницями другого порядку з одним кроком назад або вперед в точках спряження через шпангоут. Показано узгодження результатів розрахунків з відомими даними для тришарових конічної та циліндричної оболонок, а також у граничному випадку – при переході до одношарової складеної конструкції конус-циліндр. Для розглянутого класу оболонкових конструкцій конус-циліндр побудовано граничні поверхні, що відокремлюють область стійкості досліджуваної конструкції залежно від геометричних і жорсткісних параметрів відсіків, підкріплювальних елементів і характеру зовнішнього навантаження. Досліджено вплив зовнішнього навантаження на параметр закритичного хвилеутворення досліджуваної конструкції з наданням візуалізації характеру деформування. Аналіз результатів розрахунків показав, що даний підхід до розв’язання проблеми біфуркації і рівностійкості відсіків складеної конструкції по відношенню до локальної і загальної форм випинання дозволяє обирати раціональні геометричні параметри і параметри жорсткості складових оболонок і силових елементів з точки зору поліпшення вагових характеристик конструкції. | uk_UA |
| dc.description.sponsorship | Dnipro University of Technology, Dnipro; The Ministry of Strategic Industries, Kyiv; Zaporizhzhia National University, Zaporizhzhia; Oles Honchar Dnipro National University, Dnipro | en |
| dc.identifier.citation | Gristchak V. Z., Hryshchak D. V., Dyachenko N. M., Sanin A. F., Sukhyy, K. M. Bifurcation State and Rational Design of Three-Layer Reinforced Compound Cone-Cylinder Shell Structure under Combined Loading. Space Science and Technology. 2023. Vol. 29, No. 6 (145). P. 26–41. DOI: https://doi.org/10.15407/knit2023.06.026. | en |
| dc.identifier.doi | https://doi.org/10.15407/knit2023.06.026 | en |
| dc.identifier.issn | 1729-3774 (Print) | |
| dc.identifier.issn | 1729-4061 (Online) | |
| dc.identifier.uri | http://knit.mao.kiev.ua/en/archive/2023/6/04 | en |
| dc.identifier.uri | https://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/19326 | en |
| dc.language.iso | en | |
| dc.publisher | Publishing House “Akademperiodyka”, Kyiv | en |
| dc.subject | boundary surface | en |
| dc.subject | combined loading | en |
| dc.subject | compound cone-cylinder structure | en |
| dc.subject | local and overall forms of protrusion | en |
| dc.subject | ring | en |
| dc.subject | three-layer shell | en |
| dc.subject | visualization of post-critical forms of buckling | en |
| dc.subject | візуалізація закритичних форм втрати стійкості | uk_UA |
| dc.subject | гранична поверхня | uk_UA |
| dc.subject | комбіноване навантаження | uk_UA |
| dc.subject | локальна і загальна форми випинання | uk_UA |
| dc.subject | складена конструкція «конус-циліндр» | uk_UA |
| dc.subject | тришарова оболонка, шпангоут | uk_UA |
| dc.subject.classification | TECHNOLOGY | en |
| dc.title | Bifurcation State and Rational Design of Three-Layer Reinforced Compound Cone-Cylinder Shell Structure under Combined Loading | en |
| dc.title.alternative | Біфуркаційний стан та раціональне проєктування підкріплено тришарової складеної конструкції «Конус-Циліндр» при комбінованому навантаженні | uk_UA |
| dc.type | Article | en |