Научная статья на тему 'О решении физически нелинейных задач о равновесии трехслойных пластин с трансверсально-мягким заполнителем'

О решении физически нелинейных задач о равновесии трехслойных пластин с трансверсально-мягким заполнителем Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
194
41
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТРЕХСЛОЙНАЯ ПЛАСТИНА / SANDWICH PLATE / ТРАНСВЕРСАЛЬНО-МЯГКИЙ ЗАПОЛНИТЕЛЬ / TRANSVERSELY SOFT FILLER / СЕДЛОВАЯ ТОЧКА / SADDLE POINT / ТЕОРЕМА РАЗРЕШИМОСТИ / ТЕОРЕМА ЕДИНСТВЕННОСТИ / UNIQUENESS THEOREM / ИТЕРАЦИОННЫЙ МЕТОД / ITERATIVE METHOD / EXISTENCE THEOREM

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Бадриев Ильдар Бурханович, Гарипова Гульназ Зуфаровна, Макаров Максим Викторович, Паймушин Виталий Николаевич, Хабибуллин Рустэм Фарукович

Дана обобщенная постановка для задачи об определении напряженно-деформированного состояния трехслойных пластин с трансверсально-мягким заполнителем при наличии ограничений и проведено исследование ее корректности. Обобщенная постановка сформулирована в виде задачи об отыскании седловой точки некоторого функционала. Доказана теорема существования и единственности решения. Предложен итерационный метод решения задачи и исследована его сходимость.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по математике , автор научной работы — Бадриев Ильдар Бурханович, Гарипова Гульназ Зуфаровна, Макаров Максим Викторович, Паймушин Виталий Николаевич, Хабибуллин Рустэм Фарукович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The generalized statement for the problem of determining the stress-strain state of sandwich plates with a transversely soft filler in the presence of constraints is given. Its correctness is discussed. This statement is formulated in the form of finding a saddle point of some functional. The existence and uniqueness theorems are proved. An iterative method for solving the problem is proposed. Its convergence is investigated.

Текст научной работы на тему «О решении физически нелинейных задач о равновесии трехслойных пластин с трансверсально-мягким заполнителем»

____________УЧЕНЫЕ ЗАПИСКИ КАЗАНСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

Том 157, кн. 1 Физико-математические науки

2015

УДК 517.957

О РЕШЕНИИ ФИЗИЧЕСКИ НЕЛИНЕЙНЫХ ЗАДАЧ О РАВНОВЕСИИ ТРЕХСЛОЙНЫХ ПЛАСТИН С ТРАНСВЕРСАЛЬНО-МЯГКИМ ЗАПОЛНИТЕЛЕМ

И.Б. Бадриев, Г.З. Гарипова,

М.В. Макаров, В.Н. Паймушин, Р.Ф. Хабибуллин

Аннотация

Дана обобщенная постановка для задачи об определении напряженно-деформированного состояния трехслойных пластин с трансверсально-мягким заполнителем при наличии ограничений и проведено исследование ее корректности. Обобщенная постановка сформулирована в виде задачи об отыскании седловой точки некоторого функционала. Доказана теорема существования и единственности решения. Предложен итерационный метод решения задачи и исследована его сходимость.

Ключевые слова: трехслойная пластина, трансверсально-мягкий заполнитель, седловая точка, теорема разрешимости, теорема единственности, итерационный метод.

Введение

Задача об определении напряженно-деформированного состояния трехслойных пластин с трансверсально-мягким заполнителем при наличии ограничений на уровень формирующихся в заполнителе поперечных касательных напряжений представляет особый интерес, поскольку, как отмечается в [1], трехслойные панели с тонкими прочными композитными обшивками и легким заполнителем, благодаря своим уникальным свойствам, широко используются во многих отраслях техники. Главной особенностью таких конструкций является сочетание высокой изгибной жесткости и прочности с небольшой массой и хорошей способностью поглощать энергию при ударных воздействиях. Кроме того, трехслойные конструкции позволяют обеспечить хорошие звуко- и теплоизолирующие свойства [2], а также обладают высокой технологичностью и вибростойкостью. Это и определяет их широкое применение в аэрокосмической технике, судостроении, транспортном машиностроении, а также в строительстве.

В настоящей работе рассматривается физически нелинейная и геометрически линейная задача о равновесии трехслойной пластины, составленной из двух несущих слоев и расположенного между ними трансверсально-мягким заполнителя, связанного с несущими слоями клеевым соединением. Для описания напряженнодеформированного состояния в несущих слоях используются уравнения линейной модели Кирхгофа - Лява, в заполнителе - уравнения теории упругости, упрощенные в рамках принятой модели трансверсально-мягкого слоя и проинтегрированных по толщине с удовлетворением условий сопряжения слоев по перемещениям в поперечном направлении. Кроме того, задача рассматривается при ограничении, соответствующем идеальной упруго-пластической модели для заполнителя. Обобщенная постановка формулируется в виде задачи об отыскании седловой точки некоторого функционала. Исследуются свойства этого функционала - слабая полунепрерывность снизу, выпуклость и коэрцитивность относительно перемещений,

15

16

И.Б. БАДРИЕВ И ДР.

а

Рис. 1. Трехслойная пластина

слабая полунепрерывность сверху, вогнутость и антикоэрцитивность относительно касательного напряжения в заполнителе. Доказывается также слабая замкнутость множества ограничений на касательного напряжения в заполнителе. На основе этих свойств доказывается теорема разрешимости с использованием общих результатов о существовании седловых точек [3]. Для решения задачи предложен итерационный метод и исследована его сходимость. На каждом шаге процесса необходимо решить линейную задачу теории упругости и найти проекцию на выпуклое замкнутое множество.

Отметим, что при отсутствии ограничений задача о равновесии трехслойной оболочки с трансверсально-мягким заполнителем в геометрически как линейной, так и нелинейной, постановке была рассмотрена в [4]. Задача формулировалась в форме отыскания стационарных точек некоторого функционала, исследована ее разрешимость и построены сеточные аппроксимации. В [5] рассматривалась задача о равновесии трехслойной пластины, где был предложен двухслойный алгоритм ее решения, основанный на опускании нелинейности на нижний слой, приведены и проанализированы результаты численных экспериментов. В работах [6-9] исследованы обобщенные постановки задач теории мягких сетчатых оболочек при наличии ограничений, а также методы их численного решения.

1. Постановка задачи

Рассматривается одномерная по пространственным координатам задача об определении напряженно-деформированного состояния трехслойной пластины, состоящей из двух внешних несущих слоев и расположенного между ними трансверсально-мягкого заполнителя, связанного с несущими слоями при помощи клеевого соединения (см. рис. 1). Для описания задачи используются соотношения [10, 11], основанные на применении к несущим слоям уравнений модели Кирхгофа - Лява, к заполнителю - уравнений теории упругости, упрощенных в рамках принятой модели трансверсально-мягкого слоя и проинтегрированных по толщине с удовлетворением условий сопряжения слоев по перемещениям в поперечном направлении.

Пусть a - длина пластины, 2h, 2h(k) - толщины заполнителя и к-го слоя соответственно (здесь и всюду в дальнейшем предполагаем, что к = 1, 2), Х., -

компоненты поверхностной нагрузки, приведенной к срединной поверхности к -го слоя, w(k) и п(к) - прогибы и осевые перемещения точек срединной поверхности к-го слоя соответственно, T., М. - мембранные усилия и внутренние изгибающие моменты в к-м слое соответственно, H. = h + h. .

Края несущих слоев пластины предполагаем жестко закрепленными, так что выполняются условия

u(k)(x) = 0, w(k)(x)=0, dw(k)/dx(x)=0, x = 0, x = a.

НЕЛИНЕЙНЫЕ ЗАДАЧИ О РАВНОВЕСИИ ТРЕХСЛОЙНЫХ ПЛАСТИН 17

Задача рассматривается в геометрически линейной постановке, то есть предполагаем, что

du(k) „ d?w(k)

T

11

(k)

B

(k)

dx

M,

11

(k)

D,

(k)

dx2

к = 1,2,

где B(k) = 2h(k)E(k)/(1 — ГЧГ - жесткость к-го слоя на растяжение-сжатие, E(k) и v(2), - модуль упругости первого рода и коэффициенты Пуассона ма-

териала к -го несущего слоя, D(k) = B(k)h2k)/3 - изгибная жесткость к-го слоя.

Обозначим через U = (w(1),w(2),u(1),п(2)^ вектор перемещений точек срединной поверхности к-го слоя. Введем в рассмотрение функционалы

Ф (U)

a i-

0 L

du(k)

dx

2

+ D(k)

d2w(k)

dx2

2

dx

Xk)u(k) + Xfk)w(k) + Mh

dw(k) \

(k) ~x ) dx’

a

к

1, 2,

где M1k) - поверхностный момент внешних сил, приведенный к срединной поверхности к-го слоя.

В силу вариационного принципа Лагранжа положение равновесия изолированных пластин характеризуется точкой минимума функционала Ф1 и Ф2. Рассматривая исследуемую задачу в контактной постановке, в соответствии с результатами [10-13] введем в рассмотрение контактные реактивные усилия взаимодействия q1, представляющие собой касательные напряжения в заполнителе, постоянные по его толщине. Это требует введения дополнительных функционалов, учитывающих потенциальную энергию деформации заполнителя (поперечного сдвига и обжатия), а также работу неуравновешенных контактных усилий q1:

Ф1

a

)(U) = 2 J с3 (w(2) — w(1)j dx

a

$3(U,q1) = I 0 a

^(q1) = 2 I

2 dw(k)

+ (u(2' — u(‘>)

0

a г

k = 1

q1 dx,

^ <q‘>2+Г 0Г

G13 3 E3 у dx

dx,

где G13, E3 - модули поперечного сдвига и обжатия заполнителя, сз = Ез/(2К). Для q1 предполагаем выполненными граничные условия

q1(0) = q1(a) = 0.

Считая, что зависимость между касательным напряжением q1 и деформацией поперечного сдвига соответствует идеальной упруго-пластической модели, задачу рассмотрим при ограничении

| q1 (x) I < ql, 0 <x < a,

где ql - заданное предельное значение напряжения в заполнителе. Условие (1) означает недопущение разрушения конструкции.

(1)

18

И.Б. БАДРИЕВ И ДР.

Обозначим через Vk изведениями

W

(к)

2

(0, а) - пространства Соболева со скалярными про-

(u,v)k

J dku(x) dkv(x) d

J ~dkr ~1хкГ dx,

через Vq - пространство Соболева функций, имеющих компактный носитель на (0, а) и первую обобщенную производную, суммируемую с квадратом, со скалярным произведением

(u, v)q

2h

G3

a

1Ф) v(x) d+

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0

h3

3E3

a

i

du(x) dv(x) dx dx

dx;

0

положим V = V2 x V2 x Vi x Vi, K = {q1 G Vq : | q1(x) \ < ql, 0 < x < a}.

Введем в рассмотрение функционал L : V x Vq ^ Ri по формуле

L(U, q1) = Ф0(U) + $i(U) + Ф2(U) + Ф3(U, q1) - Ф4(q1)•

(2)

Нетрудно видеть, что функционалы Фо, Ф1, Ф2 корректно определены на V, функционалы Ф3 , L - на V x Vq , функционал Ф4 - на Vq . Скалярное произведение в V будем обозначать через ( ■, - )у .

Под обобщенным решением задачи об определении напряженно-деформированного состояния трехслойной пластины с трансверсально-мягким заполнителем будем понимать такую функцию (U,q1) G V x K, что

L(U,q1) = inf sup L(U,q^ (3)

UqleK

2. Исследование разрешимости задачи

Исследование разрешимости задачи будем проводить на основе общих результатов о существовании седловых точек [3]. Предварительно установим ряд свойств функционалов, входящих в определение (2) функционала L .

Лемма 1. Функционалы Ф^-, j = 0,1, 2, 4, являются выпуклыми и слабо полунепрерывными снизу, функционалы Ф^-, j = 1, 2, 4, - строго выпуклыми.

Доказательство. Введем в рассмотрение функции ц, j = 1, 2, 3, определяемые формулами ^1(^1) = £2, ^2(^1) = -£1, Цз(£ь£2) = (6. - £2)2. Эти функции являются непрерывными, функция Ц2 - выпуклой, а функция ц - строго выпуклой.

Проверим, что цз также является выпуклой функцией. Действительно, пусть £ = (£ъ£2) , П = (П1 ,П2), £ = (СъС2) - произвольные вектора из R2, a G (0,1). В силу очевидного неравенства b2 — d2 > 2d(b — d) имеем

(£1 — £2)2 — (£1 — £2)2 > 2(£1 — £2)(£1 — £2 — (£1 — £2)) = 2(£1 — £2)(£1 — £1 — (£2 — £2))

и

(П1 — П2)2 — (£1 — £2)2 > 2 (£1 — £2) (П1 — £1 — (П2 — £2)) •

Отсюда

a (£1 — £2)2 + (1 — а) (П1 — П2)2 > (£1 — £2)2 +

+ 2 (£1 — £2) (а (£1 — £1) — a (£2 — £2) + (1 — а) (П1 — £1) — (1 — а) (П2 — £2)) =

= (£1 — £2)2 + 2 (£1 — £2) (a£1 + (1 — а)П1 — £1 — a£2 — (1 — а)П2 + £2) •

НЕЛИНЕЙНЫЕ ЗАДАЧИ О РАВНОВЕСИИ ТРЕХСЛОЙНЫХ ПЛАСТИН 19

Полагая Q = aCi + (1 — а)щ, получим, что функция ^>3 является выпуклой. Имеем, что

(U)

%) Ф1( dUk!) + М Ф1( dW)

2 к\ dx 2 к\ dx2

+ Ф

,(к)

w(k)

dw(k)

dx

к =1, 2,

где

a

ф1(у) = J ^Pl(y)dx, y е Y2 = L2(0, a), к = 1, ^

0

a

Ф1 (y,v,z) = J (X(k) y(x)+ X(k) v(x) + M(k) z(x)) dx, y, v, z е Y2, к =1, 2. 0

В силу строгой выпуклости функции ^>i функционалы фk также будут строго выпуклыми, функционалы Фk являются линейными. Поэтому функционалы Ф1, Ф2 является строго выпуклым. Кроме того, Ф1, Ф2 непрерывны, а значит, слабо полунепрерывны снизу [3].

Далее,

a

Фо(и) = 1 J С3 ¥3 (w(i),w(2)) dx,

0

в силу выпуклости и непрерывности ^3 функционал Фо будет выпуклым и слабо полунепрерывным снизу.

Наконец,

12

Ф4(^)=2 h% , (4)

поэтому функционал Ф4 будет строго выпуклым и слабо полунепрерывным снизу.

Лемма 2. Функционал Ф3 является билинейным и непрерывным по обоим аргументам.

Доказательство. Справедливость утверждения леммы вытекает непосредственно из определения функционала Ф3 . При этом в силу теоремы Рисса-Фишера существует линейный непрерывный оператор C : V ^ Vq такой, что

Фз(и^1 ) = (CU,qi)q = (U,C* qi)v, (5)

где C* : Vq ^ V - сопряженный к C линейный непрерывный оператор. При этом оператор C - липшиц-непрерывный оператор с постоянной y > 0, определяемой неравенствами вложения V2 в Vi, V2 и Vi в Y2. □

Обозначим Ф = Фо + Ф1 + Ф2. При этом с учетом (4) и (5) определяемый формулой (1) функционал L запишется в виде

12

L(U,q1) = Ф(U) + (CU,qi)q — - ||qi|q . (6)

Лемма 3. Множество K является слабо замкнутым.

Доказательство. Пусть {qП} С K, qgt ^ qg в Vi при n ^ . Тогда

qn ^ qig в Y2, а значит, существует подпоследовательность {qg }, сходящаяся к qg почти всюду на (0,a) (см. [14, с. 157]). Поэтому |qg(x)| < qg почти всюду на (0,a) и qg е K, то есть K - замкнутое множество. Кроме того, очевидно, что K выпукло, а значит, оно слабо замкнуто [3]. □

20

И.Б. БАДРИЕВ И ДР.

Напомним, что функционал F называется коэрцитивным [3], если F(z) ^ +те при ||z|| ^ +те .

Лемма 4. Функционалы Ф и Ф4 являются коэрцитивными в V и Vq соответственно.

Доказательство. Имеем, что Фо > 0,

Фг(и ) + Ф2(и) = ]Г

2 М \\и^\\2 + £Dti \\w(k)|2+

k=1

2

2 u(k

dw(k

k = 1 1

) > 2 min {B(1), B(2), D(1), B(2) } \\U\\V-

+ ^Фк > dx ) 2

■ d max { ||Х(11)|у2 , , ||Х(31)Уу2 , 11Х(32)Уу2 , 11^(1) Уу2 , ll^)!^} \\U\\v ,

где d > 0 - постоянная, определяемая неравенствами вложения V2 в V1, V2 и V1 в У2 . Поэтому Ф = Фо + Ф1 + Ф2 - коэрцитивный функционал.

Поскольку Ф4(^) = Ik1!;)/2, то функционал Ф4 также коэрцитивен. □

Теорема 1. Задача (3) имеет единственную седловую точку (U, q 1) G V х K .

Доказательство. Заметим, во-первых, что 0 G K. Из лемм 1, 2, 4 вытекает, что функционал L удовлетворяет следующим условиям:

V U G V функционал q1 ^ L(U, q1) является вогнутым и полунепрерывным сверху,

V q1 G K функционал U ^ L(U,q1) является выпуклым и полунепрерывным снизу,

lim L(U, 0)= lim [Фо(U)+Фl(U) + Ф2(U)] =+те,

||U || v —||U || v ——+^>

lim L(0, q1)= lim —Ф,^1)] = —те.

II q1 \ q —+ TO II q1 \ q —+ TO

Поэтому из предложения VI.2.2 [3] вытекает существование по крайней мере одной седловой точки (U,'q1) G V х K функционала L, причем

L(U, q1) = min max L(U, q1) = max min L(U, q1).

иev q1eк q1eK иev

Единственность седловой точки следует из того, что для любого U G V функционал q1 ^ L(U,q1) является строго вогнутым, а для любого q1 G K функционал U ^ L(U,q1) является строго выпуклым. □

3. Итерационный метод

Если (U, q1) G V х K - седловая точка L на V х K, то

L(U, q1) < L(U,q1) < L(U,q1) V U G V, V q1 G K, или с учетом (6)

1 ll„ 1 \2

1 II - 11|2

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Ф(и) + (CU, q1)q — - \q1\q < Ф(и) + (CU, q1)q — - \| <

2q

2q

1

< Ф(U ) + (CU,q1)q — 2 \\ 4% V U G V, V q1 G K. (7)

НЕЛИНЕЙНЫЕ ЗАДАЧИ О РАВНОВЕСИИ ТРЕХСЛОЙНЫХ ПЛАСТИН 21

Расписывая левое неравенство в (7), получаем, что U - решение задачи минимизации

1 9 ^ 1 2 ^

21И12 - (си, qU>q > 2II ?1И2 - (си, U1)q Vq1 е K

1 ___________ 2 1 _________________ 2

-llq1 - CUI >- I q1 - CUI Vq1 е K,

\q- 2

или

то есть U1 = Pk (CU), где Pk - оператор проектирования в Vq на замкнутое, выпуклое множество K. Из свойств оператора проектирования (см. [15, с. 20]) вытекает, что U1 является решением вариационного неравенства

(q1 - CU,q1 - U1) > 0 V q1 е K,

а значит,

(u1 - (u1 - t(V - Cq)) ,q1 - U1) > 0 V q1 е K, V T > 0, откуда так же, как и выше, имеем, что

U1 = Pk (u1 - t(u1 - CUJ) . (8)

Расписывая теперь правое неравенство в (7), получаем, что UU - решение задачи минимизации

Ф(и) + (CU, U1)q > ф(и) + (CU, U1)q VU е V,

которая эквивалентна (см. [15, с. 84]) вариационному неравенству

(Ф'Д),U - U)v + (CU - CU,U1)q > 0 VU е V, (9)

где Ф' - производная Гато функционала Ф.

Таким образом, (U, q1) е V х K - седловая точка L на V х K тогда и только тогда, когда выполнены (8), (9).

Нетрудно проверить, что Ф' - сильно монотонный оператор, то есть

(Ф'^) - Ф'(^),U - W)V > a \\U - W||V > 0 VU,W е V, (10)

где a = min{B(1), B(2), DW,D(2) }.

Напомним [17], что оператор A : V ^ V называется жестко нерастягивающим, если

(A(U) - A(W),U - W)V >\\AU - AW||V2 V U,W е V. (11)

Известно (см., например, [15, с. 63]), что оператор проектирования на замкнутое, выпуклое множество является жестко нерастягивающим (а значит, и нерастягивающим).

Для решения задачи (3), исходя из (8), (9), рассмотрим следующий итерационный процесс.

Пусть qg е K - произвольный элемент. Для n = 0, \ ,... найдем Un как решение задачи

(Ф'(Un),U - Un )v + (CU - CUn, q^n )q > 0 V U е V. (12)

Полагаем затем

qn+1 = рк (qln - T(qi - CUn)) .

(13)

22

И.Б. БАДРИЕВ И ДР.

Теорема 2. Пусть выполнено условие

0 <т< 2 а/(2 а + y) (14)

(y - постоянная липшиц-непрерывности оператора C), (U, q1) G УхХ -решение задачи (3), итерационная последовательность {(Un, )}^=0 построена согласно

(12), (13). Тогда Un сходится сильно в V к U при n ^ .

Доказательство. По аналогии с [16], полагая U = Un в неравенстве (9), U = = U в неравенстве (12) и складывая полученные неравенства, имеем

-(ф'(Un) - Ф'(Ц/), Un - U)v + (CU - cUn, q1 - qn)q > 0,

следовательно, с учетом (10)

a \\Un - U\\V < (Ф'(Un) - Ф'(Ц/), Un - U )v < (cU - CUn, q1 - qn )q . (15)

В силу нерастягиваемости оператора Pk из (8), (13), принимая во внимание (15) и липшиц-непрерывность C с постоянной y , получаем

qn+i- q1\2 < qn- т(яП- CUn) - q1 + т (q1 - CU)

2

q

(1 - т) (яП - q1) + т (CUn - CU) q = (1 - т)2 \\qn - q1\2+

+ 2т(1 - т) (яП - q1, CUn - CU} + т2 \\CUn - Cq\2 <

< (1 - т)2 \\яП - U1!2 + (-2т(1 - т)а + т2y) \\Un - U |

v

Из условия (14) вытекает, что |1 - т| < 1, в = т (2(1 - т)а - TY) > 0. Поэтому 1 1 \ 2 \ 1 1 \ 2 \ U \ 2

1 2 1 1 2 2 1 qn+1 - q \\q < \\qn+1 - q \\q + p\\Un - U\\V < \\яп - q

1\ 2. q.

(16)

Из (16) следует, что ограниченная снизу (нулем) числовая последовательность Г 11 112 'l

п\яП - q1 \\ г сходится к некоторому пределу a. Переходя к пределу при

I q) п=1

n ^ в (16) получим, что

a < a + lim \\Un - U \\V < a,

то есть в последнем соотношении всюду должны стоять равенства, а значит, lim \\Un - U\\V =0. □

п—11

IV

2

Работа выполнена в рамках договора № 02.G25.31.0122 между НПО ОАО «ОКБ им. М.П. Симонова» и Министерством образования и науки РФ по реализации комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства, выполняемого с участием ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ», а также за счет средств субсидии, выделенной Казанскому федеральному университету для выполнения государственного задания в сфере научной деятельности, и при частичной финансовой поддержке РФФИ (проекты 15-01-05686, 15-08-06018).

НЕЛИНЕЙНЫЕ ЗАДАЧИ О РАВНОВЕСИИ ТРЕХСЛОЙНЫХ ПЛАСТИН 23

Summary

I.B. Badriev, G.Z. Garipova, M.V. Makarov, V.N. Paimushin, R.F. Chabibullin. On Solving Physically Nonlinear Equilibrium Problems for Sandwich Plates with a Transversely Soft Filler.

The generalized statement for the problem of determining the stress-strain state of sandwich plates with a transversely soft filler in the presence of constraints is given. Its correctness is discussed. This statement is formulated in the form of finding a saddle point of some functional. The existence and uniqueness theorems are proved. An iterative method for solving the problem is proposed. Its convergence is investigated.

Keywords: sandwich plate, transversely soft filler, saddle point, existence theorem, uniqueness theorem, iterative method.

Литература

1. Угримов С.В. Расчет трехслойных пластин с композитными обшивками // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов: Сб. науч. тр. Нац. аэрокосм. ун-та им. Н.Е. Жуковского «Харьковский авиационный институт». -Харьков, 2014. - Вып. 3 (79). - С. 47-56.

2. Badriev I.B., Makarov M.V., Paimushin V.N. On the interaction of composite plate having a vibration-absorbing covering with incident acoustic wave // Russ. Math. - 2015. -V. 59, No 3. - P. 66-71.

3. Ekeland I., Temam R. Convex Analysis and Variational Problems. - Amsterdam: North-Holland, 1976. - 402 p.

4. Карчевский М.М., Паймушин В.Н. О вариационных задачах теории трехслойных пологих оболочек // Дифференц. уравнения. - 1994. - Т. 30, № 7. - С. 1217-1221.

5. Бадриев И.Б., Желтухин В.С., Макаров М.В., Паймушин В.Н. Численное решение задачи о равновесии трехслойной пластины с трансверсально-мягким заполнителем в геометрически нелинейной постановке // Вестн. Казан. технол. ун-та. - 2014. -Т. 17, № 23. - С. 393-396.

6. Badriev I.B., Banderov V.V. Iterative Methods for Solving Variational Inequalities of the Theory of Soft Shells // Lobachevskii J. Math. - 2014. - V. 35, No 4. - P. 354-365.

7. Badriev I.B., Banderov V.V. Numerical method for solving variation problems in mathematical physics // Appl. Mech. Mater. - 2014. - V. 668-669. - P. 1094-1097.

8. Badriev I.B., Banderov V.V., Zadvornov O.A. On the solving of equilibrium problem for the soft network shell with a load concentrated at the point // PNRPU Mechanics Bulletin. - 2013. - No 3. - P. 17-35.

9. Badriev I.B., Shagidullin R.R. A study of the convergence of a recursive process for solving a stationary problem of the theory of soft shells // J. Math. Sci. - 1995. - V. 73, No 5. - P. 519-525.

10. Paimushin V.N. Nonlinear theory of the central bending of three-layer shells with defects in the form of sections of bonding failure // Soviet Appl. Mechanics. - 1987. - V. 23, No. 11. - P. 1038-1043.

11. Paimushin V.N., Bobrov S.N. Refined geometric nonlinear theory of sandwich shells with a transversely soft core of medium thickness for investigation of mixed buckling forms // Mech. Composite Mater. - 2000. - V. 36, No 1. - P. 59-66.

12. Паймушин В.Н. К вариационным методам решения нелинейных пространственных задач сопряжения деформируемых тел // Докл. АН СССР. - 1983. - Т. 273, № 5. -С. 1083-1086.

24

И.Б. БАДРИЕВ И ДР.

13. Паймушин В.Н. Обобщенный вариационный принцип Рейсснера в нелинейной механике пространственных составных тел с приложениями к теории многослойных оболочек // Изв. АН СССР. Механика твердого тела. - 1987. - № 2. - С. 171-180.

14. Натансон И.П. Теория функций вещественной переменной. - М.: Наука, 1974. -480 с.

15. Бадриев И.Б., Задворнов О.А. Итерационные методы решения вариационных неравенств в гильбертовых пространствах. - Казань: Казан. гос. ун-т, 2007. - 152 с.

16. Badriev I.B., Karchevskii M.M. Convergence of the iterative Uzawa method for the solution of the stationary problem of seepage theory with a limit gradient // J. Sov. Math. - 1989. - V. 45, No 4. - P. 1302-1309.

17. Opial Z. Weak convergence of the sequence of successive approximations for nonexpansive mappings // Bull. Am. Math. Soc. - 1967. - V. 73, No 4. - P. 591-597.

Поступила в редакцию 15.11.14

Бадриев Ильдар Бурханович - доктор физико-математических наук, профессор кафедры вычислительной математики, Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, Россия.

E-mail: [email protected]

Гарипова Гульназ Зуфаровна - студент, Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, Россия.

E-mail: [email protected]

Макаров Максим Викторович - младший научный сотрудник, Казанский (Приволжский) федеральный университет; аспирант кафедры прочности конструкций, Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева, г. Казань, Россия.

E-mail: [email protected]

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Паймушин Виталий Николаевич - доктор физико-математических наук, профессор кафедры прочности конструкций, Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева; главный научный сотрудник, Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, Россия.

E-mail: [email protected]

Хабибуллин Рустэм Фарукович - кандидат физико-математических наук, доцент кафедры системного анализа и информационных технологий, Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, Россия.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.