Издаётся с сентября 1923 года
DOI: 10.33622/0869-7019
Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science


  • СТРОИТЕЛЬНАЯ МЕХАНИКА
  • Моделирование деформаций заполненной жидкостью цилиндрической оболочки в потенциальном потоке ветра
  • УДК 624.074.433
    doi: 10.33622/0869-7019.2026.03.22-28
    Даниил Сергеевич ЕРМОЛИН, аспирант, ist.ermolin.daniil@yandex.ru
    Алексей Александрович СЕМЕНОВ, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры, sw.semenov@gmail.com
    Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (СПбГАСУ), 190005 Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., 4
    Аннотация. В работе представлено численное моделирование напряженно-деформированного состояния цилиндрической оболочки, частично заполненной жидкостью и находящейся в статическом потенциальном потоке ветра. Модель основана на теории Тимошенко-Рейсснера и вариационном принципе минимизации полной энергии упругой деформации. Для аппроксимации перемещений срединной поверхности использован метод Ритца с тензорным конечно-элементным базисом. Реализация выполнена в среде MATLAB с применением библиотеки Symbolic Toolbox для формирования аналитических выражений и библиотеки Optimization Toolbox для решения нелинейной системы уравнений методом Левенберга-Марквардта. Результаты вычислительных экспериментов показывают, что максимальные прогибы и эквивалентные напряжения по критерию Мизеса локализуются на наветренной стороне оболочки. Полученные данные подтверждают необходимость учета аэроупругого взаимодействия при проектировании и диагностике крупногабаритных вертикальных цилиндрических резервуаров.
    Ключевые слова: цилиндрическая оболочка, ветровая нагрузка, гидростатическое давление, потенциальный поток, метод Ритца, напряженно-деформированное состояние, аэроупругое взаимодействие, вертикальный резервуар
  • СПИСОК ИСТОЧНИКОВ 1. Семенов А. А. Моделирование деформирования тонкостенных оболочечных конструкций при динамических воздействиях различного вида // Вестник гражданских инженеров. 2024. № 5(106). C. 41-48. 2. Загниборода Н. А., Крысько В. А., Крысько А. В., Шакирзянов Ф. Р. Нелинейная динамика бесконечно длинных цилиндрических панелей // Известия КГАСУ. 2013. № 3(25). C. 144-153. 3. Semenov A. A. Strength and stability of geometrically nonlinear orthotropic shell structures [Прочность и устойчивость геометрически нелинейных ортотропных оболочечных конструкций]. Thin-Walled Structures, 2016, vol. 106, pp. 428-436. 4. Коровайцева Е. А., Пшеничнов С. Г. [и др.]. Нестационарные волны в линейно-вязкоупругом цилиндре с жестким включением // Проблемы прочности и пластичности. 2022. Т. 84. № 1. C. 5-14. 5. Разов И. О., Соколов В. Г., Дмитриев А. В. Определение частот свободных колебаний для подземного нефтепровода большого диаметра с учетом влияния демпфера // Вестник гражданских инженеров. 2022. № 3(92). C. 53-61. 6. Dmitriev A., Sokolov V., Maltseva T. Natural vibrations of a steel-concrete cylindrical shell in a soil medium [Собственные колебания сталебетонной цилиндрической оболочки в грунтовой среде]. Architecture and Engineering, 2025, vol. 10, no. 1, pp. 70-80. 7. Damir H. Y., Rynovksaya M. I., Sereke I. A. Comparative buckling analysis of concrete and expanded polystyrene dome shells [Анализ устойчивости и сравнение сферических оболочек из обычного бетона и пенополистиролбетона]. Architecture and Engineering, 2024, vol. 9, no. 1, pp. 71-78. 8. Treshchev A. A., Kuznetsova V. O. Study of the Influence of the kinetics of hydrogen saturation on the stress-deformed state of a spherical shell made from titanium alloy [Исследование воздействия кинетики наводороживания на напряженно-деформированное состояние сферической оболочки из титанового сплава]. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, 2022, vol. 18, no. 2, pp. 121-130. 9. Godoy L. A. Performance of storage tanks in oil facilities damaged by hurricanes Katrina and Rita [Работоспособность резервуаров для хранения на нефтяных объектах, поврежденных ураганами Катрина и Рита]. Journal of Performance of Constructed Facilities, 2007, vol. 21, no. 6, pp. 441-449. 10. Jaca R. C., Godoy L. A. Wind buckling of metal tanks during their construction [Потеря устойчивости металлических резервуаров от ветровой нагрузки в процессе их строительства]. Thin-Walled Structures, 2010, vol. 48, no. 6, pp. 453-459. 11. Greiner R., Derler P. Effect of imperfections on wind-loaded cylindrical shells [Влияние дефектов на цилиндрические оболочки под ветровой нагрузкой]. Thin-Walled Structures, 1995, vol. 23, no. 1-4, pp. 271-281. 12. Sosa E. M., Godoy L. A. Challenges in the computation of lower-bound buckling loads for tanks under wind pressures [Проблемы расчета нижних границ нагрузок потери устойчивости резервуаров под действием ветрового давления]. Thin-Walled Structures, 2010, vol. 48, no. 12, pp. 935-945. 13. Maraveas C., Balokas G. A., Tsavdaridis K. D. Numerical evaluation on shell buckling of empty thin-walled steel tanks under wind load according to current American and European design codes [Численная оценка устойчивости тонкостенных стальных резервуаров к продольному изгибу под воздействием ветровой нагрузки в соответствии с действующими американскими и европейскими нормами проектирования]. Thin-Walled Structures, 2015, vol. 95, pp. 152-160. 14. Portela G., Godoy L. A. Wind pressures and buckling of cylindrical steel tanks with a dome roof [Ветровое давление и деформация цилиндрических стальных резервуаров с купольной крышей]. Journal of Constructional Steel Research, 2005, vol. 61, no. 6, pp. 808-824. 15. Pasley H., Clark C. Computational fluid dynamics study of flow around floating-roof oil storage tanks [Исследование гидродинамики потока вокруг нефтехранилищ с плавающей крышей с помощью вычислительных методов]. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 2000, vol. 86, no. 1, pp. 37-54. 16. Порываев И. А., Сафиуллин М. Н., Семенов А. А. Исследования ветровой и снеговой нагрузок на покрытия вертикальных цилиндрических резервуаров // Инженерно-строительный журнал. 2012. № 5(31). C. 12-22. 17. Вольмир А. С. Оболочки в потоке жидкости и газа: задачи гидроупругости. М. : Наука, 1979. 326 с. 18. Вольмир А. С. Оболочки в потоке жидкости и газа: задачи аэроупругости. М. : Наука, 1976. 416 с. 19. Бочкарев С. А., Каменских А. О., Лекомцев С. В., Сенин А. Н. Теоретическое и экспериментальное исследование тонкостенных конструкций, взаимодействующих с вязкой жидкостью // Вестник Пермского федерального исследовательского центра. 2020. № 1. C. 6-19. 20. Бочкарев С. А. Устойчивость слоистых цилиндрических оболочек, заполненных жидкостью // Вестник СамГТУ. 2025. Т. 29. № 1. C. 55-76.
  • Для цитирования: Ермолин Д. С., Семенов А. А. Моделирование деформаций заполненной жидкостью цилиндрической оболочки в потенциальном потоке ветра // Промышленное и гражданское строительство. 2026. № 3. С. 22-28. doi: 10.33622/0869-7019.2026.03.22-28

НАЗАД