Экспериментальные исследования устойчивости тонкостенных цилиндрических оболочек средней длины, заполненных сыпучим материалом, при кручении

Экспериментальные исследования выполнены с целью изучения влияния сыпучего заполнителя на устойчивость оболочек при кручении. В отечественной и зарубежной литературе не обнаружены нами публикации, где рассматривалось бы устойчивость тонкостенных оболочек, заполненных сыпучим материалом, при кручении. Для выполнения экспериментов разработана и изготовлена специальная установка, позволяющая испытывать образцы на кручение, на изгиб и на сложное нагружение, нагружая образцы соответствующим образом. До испытаний производился отбор образцов на отсутствие дефектов в виде вмятин, овальности, разностенности, постоянства размеров поперечного сечения. Известно, что дефекты образцов существенно влияют на устойчивость. Образцы испытывались длиной 140 мм, 90 мм, 25 мм. Образцы изготавливались глубокой вытяжкой из высокопластичного алюминиевого сплава 3004 в состоянии Н19. В данном случае один конец образцов жестко закреплялся к установке, к другому концу прикладывался крутящий момент, который возрастал до потери устойчивости образцов. В начале и в конце испытания нагружали образцы малыми порциями, чтобы уловить начало движения и начало потери устойчивости. Установка позволяла создавать различные граничные условия образцов. В экспериментах измеряли крутящий момент и угол закручивания. Построены линейные зависимости угла закручивания от крутящего момента. Значит устойчивость терялась в упругости. Для образцов, заполненных сыпучим заполнителем, в начале процесса закручивания имело место нелинейная зависимость между крутящим моментом и углом закручивания. Это связано с возникновением сил трения между заполнителем и внутренней стенкой образцов, которые создавали противодействующий крутящий момент. Затем графики для пустых и заполненных образцов увеличивались параллельно друг другу. Для пустых образцов [1] рассчитывались критические напряжения, критические углы закручивания, число образовавшихся волн, их направление. Получена сходимость расчетных и экспериментальных параметров в пределах 36%. Сыпучий заполнитель, в виде железного порошка увеличивал значение критического крутящего момента до 17%.