Конструктивные особенности и их решение при расчете тонких оболочек и пластин

Поучительно с исторической точки зрения рассмотреть, каким образом внедрение тонкой оболочки как конструктивной формы внесло важный вклад в развитие нескольких отраслей машиностроения. В статье дан краткий обзор, не претендующий на всеобъемность, решений для расчета таких конструкций. Тонкая оболочка - это трехмерная пространственная конструкция, состоящая из одной или нескольких изогнутых плит или сложенных пластин, толщина которых мала по сравнению с другими их размерами. Тонкие оболочки характеризуются трехмерным несущим поведением, которое определяется геометрией их форм. Тонкие пластины изначально представляют собой плоские конструкции, ограниченные двумя параллельными плоскостями, называемыми гранями, и цилиндрической поверхностью, называемой ребром (или границей). Образующие цилиндрической поверхности перпендикулярны плоским граням. Геометрически пластины ограничены либо прямыми, либо изогнутыми границами. Статические или динамические нагрузки, переносимые пластинами, преимущественно перпендикулярны их поверхностям. Несущее действие пластины в некоторой степени аналогично действию балок или кабелей; таким образом, в зависимости от изгибной жесткости конструкций пластины могут быть аппроксимированы сеткой из бесконечного числа балок или сетью из бесконечного количества кабелей. В результате двумерного конструктивного действия пластин конструкции получаются более легкими, что дает многочисленные экономические преимущества. Пластина, будучи изначально плоской, развивает поперечные силы, изгибающие и крутящие моменты, чтобы противостоять поперечным нагрузкам. При расчетах инженер-строитель должен учитывать, что тонкие оболочки, связанные друг с другом, могут иметь различную жесткость. Численные решения подобных сложных задач осуществляются с помощью систем автоматизированного проектирования, например SAP2000 (САП2000), Staad Pro (Стаад Про) и т.д.