Stresses in a Spherical Shell Loaded Through Rigid Inclusions

Abstract

The stress state of a shallow isotropic spherical shell with circular rigid inclusions subject to a force or a moment is determined. The case of two inclusions of unequal radii is analyzed numerically. It is established that the stresses in the shell increase substantially with decrease in the inclusion radius and the distance between the two inclusions Keywords: shallow isotropic spherical shell, stress state, circular rigid inclusion, bridge between inclusions Introduction. The analysis of the stress state of shells and plates with various stress concentrators such as holes and inclusions [2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12], concentrated [1] and local [3] loads is still of theoretic and practical interest.Analytic and numerical solutions for a spherical shell loaded by a force or a moment through a rigid ring were obtained in [3] for a shell with one perfectly rigid inclusion. However, studies of shells and plates with two circular holes or rigid inclusions showed that the stress concentration can be very high if the stress concentrators are close to each other [2,[4][5][6][7][8][9][10][11][12]. In view of this, we will consider a spherical shell with two circular perfectly rigid inclusions loaded by a force or a moment and will analyze in detail the stress state of a shell with two unequal rigid rings, including the case where they are very close to each other.1. Problem Formulation. Consider a shallow isotropic spherical shell with m circular perfectly rigid inclusions with centers located on the Ox-axis. The following boundary conditions are defined on the rigid boundaries G q of the inclusions [2]:

Eliptik Delikli İnce Cidarlı Küresel Bir Elemanın Basınç Altında Gerilme Yığılma Faktörünün Sonlu Elemanlar Analizi Ve Yapay Sinir Ağları İle Modellenmesi

“…Yaklaşırken delikler arasındaki bölmedeki gerilimlerde dikkate değer bir artış tespit etmişlerdir [17]. Bunun yanında küresel bir kabuk içindeki çeşitli gerilme yığılmaları ile gerilme durumlarının analizi için teorik ve pratik çalışmalar yapılmıştır [18][19][20][21][22][23][24][25][26][27][28][29][30][31]. Gerilme yığılma faktörünün belirlenmesi ile ilgili olarak gerek temel gerilmeler gerekse basınç altındaki elemanların gerilme, gerinim ve deformasyon değişimleri farklı araştırmacılar tarafından araştırılmıştır [32][33][34][35][36][37][38] Kırılma mekaniği teoremlerine göre malzeme üzerindeki bileşke gerilme (σ; Asal gerilmeler, τ; Kayma gerilmeleri) ve emniyet katsayıları aşağıdaki denklemlerdeki gibi tanımlanır (Denklem 2-5):…”