Проведено исследование продольных нелинейных уединённых волн деформации в упругой цилиндрической оболочке, полностью заполненной вязкой жидкостью. Рассмотрен случай, когда состояние оболочки принимается безмоментным, а для её материала связь напряжений и деформаций имеет вид обобщённого закона Гука, в котором дополнительно учтена зависимость компонент тензора напряжений от компонент тензора деформации в степени 3/2. Кроме того, учтена квадратичная нелинейность исходных уравнений движения элемента оболочки. Сформулирована задача гидроупругости для указанной оболочки и проведён её асимптотический анализ методом двухмасштабных разложений, что позволило получить эволюционное уравнение, обобщающее уравнение Кортевега-де Вриза-Шамеля учётом диссипации энергии волнового процесса в материале оболочки и жидкости. Проведено численное исследование эволюции гидроупругих уединённых волн в оболочке на базе предложенной разностной схемы, аналогичной схеме Кранка-Николсона для уравнения теплопроводности. Выполнена её верификация с использованием точного частного решения для случая, когда влияние жидкости в оболочке и диссипация в её материале исключены из рассмотрения. Показано, что для этого случая скорость волн деформации сверхзвуковая, и они представляют собой солитоны. С другой стороны, установлено, что при учёте диссипативных свойств материала оболочки и жидкости, а также инерции последней, скорость солитонов деформации дозвуковая и наблюдается их разрушение.

На английском языке
Hydroelastic solitary deformation waves in a cylindrical shell with combined nonlinearity with allowance for energy dissipation
Mogilevich L.I., Popova E.V. and Popov V.S.

We study longitudinal nonlinear solitary deformation waves in an elastic cylindrical shell filled completely with viscous fluid for the case, where the state of the shell is assumed to be momentless, and the relationship between stresses and deformations for its material is taken in the form of a generalized Hooke's law, which additionally allows for the dependence of the stress tensor components on the strain tensor components to the power of 3/2. The quadratic nonlinearity of the initial equations of motion of the shell element is also considered. The problem of hydroelasticity for the specified shell is formulated, and its asymptotic analysis is performed by the method of two-scale decompositions. This allowed us to obtain the evolution equation generalizing the Schamel-Korteweg-de Vries equation and allowing for the dissipation of the wave process energy due to structural damping of the shell material and fluid viscosity. The evolution of hydroelastic solitary waves in the investigated shell is studied numerically on the basis of the proposed difference scheme similar to the Crank-Nicholson scheme for the heat conduction equation. It was verified using an exact partial solution for the case where the influence of the liquid in the shell and the structural damping of its material is excluded from consideration. It is shown that for this case, the speed of deformation waves is supersonic and these waves are solitons. On the other hand, it was found that, considering the dissipative properties of the shell material and the fluid, as well as the fluid inertia, the velocity of the deformation solitons is subsonic, and their destruction is observed.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2025_68_11_1002