Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Ocena możliwości zastosowania powłoki laminatowej do naprawy i wzmocnienia płaszcza stalowego zbiornika paliwowego o osi pionowej

Gacki Dawid, Słowiński Kamil

Materiały Budowlane

|

2024

|

nr 5

31--35

PL

W artykule przedstawiono przebieg i rezultaty badań, których celem była ocena wybranych właściwości powłok poliestrowo-szklanych stosowanych do naprawy i wzmacniania płaszczy stalowych zbiorników cylindrycznych na paliwa płynne. Na podstawie badań doświadczalnych określono ryzyko powstania delaminacji kompozytu stalowo-laminatowego na skutek działania obciążeń o charakterze dynamicznym, a także wpływ zróżnicowanej temperatury, w jakiej pracuje laminat wewnątrz zbiornika, na twardość wykonanej z niego powłoki naprawczej. Dokonano również oceny stabilności wymiarów i kształtu powłoki laminatowej w warunkach wyjątkowych, w których poddawana jest ona ekspozycji na podwyższoną temperaturę. Podjęto także próbę odpowiedzi na pytanie dotyczące wpływu zastosowania powłoki laminatowej na nośność płaszcza zbiornika wzmocnionego z jej użyciem.

EN

The article presents the course and results of research which purpose was aimed at evaluation of selected properties of polyester-glass coatings used to repair and strengthen the jackets of steel cylindrical tanks with a vertical axis for the storage of liquid fuels. Through experimental research, the issues related to the risk of delamination of the steel-laminate composite as a result of dynamic loads, as well as the impact of different temperatures at which the laminate operates inside the tank on the hardness of the laminate coating were identified. The stability of the dimensions and shape of the laminate coating in exceptional conditions where it is subjected to an exposure to elevated temperature was also assessed. An attempt was also made to answer the question about the impact of the use of a laminate coating on the load bearing capacity of the tank shell strengthened with it.

2

Post fire performance of galvanized cylindrical shells for buckling failure

Maali Mahyar, Ağcakoca Elif, Nasery Mohammad Manzoor, Macit Fatih, Aydin Abdulkadir Cüneyt

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2024

|

Vol. 24, no. 2

art. no. e125, 2024

EN

This study examines the impact of anti-fire paint with different thicknesses of 100, 200, and 400 microns on the post-fire behavior of cylindrical tanks under external pressure. For this purpose, we investigate the buckling modes of the cylindrical tank specimens after they are exposed to fire. Different fire temperatures of 300, 450, and 600 ℃ were investigated. A total of 22 specimens were fabricated in the laboratory. The specimens have been divided into three groups, the first group without any anti-fire, the second group include the anti-fire paint on their inner skin and the last group have the anti-fire paint both on inner and outer faces of the tank. In the second part of the study, to determine the effects of anti-fire paint numerically, the finite element models were created in Abaqus software. Numerical models were verified by Experimental data, with an error rate at initial buckling 5.4%, overall buckling 6.17% and collapse 7.88%. The results showed that the samples with 100-micron-thick anti-fire paint on both outer and inner surfaces did not show any significant difference compared to unpainted specimens under buckling load. However, the cylindrical specimen with 200-micron-thick anti-fire paint on both outer and inner surfaces was found to be fire resistant up to 450 ℃ and displayed similar behaviors with the perfect one (unpainted and not exposed to fire). Moreover, the specimens with 400-micron-thick anti-fire paint were also found to be resistant to fire up to 450°; however, the collapse loads of these specimens were greater than the overall buckling load of the specimens with 200-micron thick anti-fire paint. Numerical and experimental results show a good agreement, the stress distribution and plastic equivalent strain values were parallel with the buckling load capacity of the specimen. As a result, the thickness of the anti-fire paint directly affects the fire resistance of cylinder steel, and with a validated finite element model, it is possible to predict the paint thickness that can withstand specific fire temperatures in large shell structures.

3

Nonlinear transient response analysis of rotating carbon nanotube reinforced composite cylindrical shells with initial geometrical imperfection

Li Yin-Ping, She Gui-Lin

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2024

|

Vol. 24, no. 3

art. no. e161, 2024

EN

At present, the dynamic studies of cylindrical shells are mostly limited to free- and forced vibration, the transient response of which is very limited. It is worth noting that no one has conducted research on the transient response of cylindrical shells with rotating speed and initial geometrical imperfection. Based on this fact, the present article is dedicated to discussing the transient response of rotating carbon nanotubes reinforced composite cylindrical shells with initial geometrical imperfection for the first time. Firstly, four distribution patterns of carbon nanotubes are taken into consideration, in which the material properties are calculated with the help of the mixing rule. Subsequently, considering the effect of initial geometric imperfection, the dynamic model is built according to Love's thin shell theory. Then, the motion equation of the shell is derived based on the Hamilton principle. Assuming three different boundary conditions, the Galerkin principle is applied to reduce the dimensionality of the motion equation, which leads to a nonlinear equation containing central radial displacement, pulse load, and time. Simultaneously, two comparative analyses are developed to confirm the validity of this article, and the results indicate that there is no significant difference between the current results and existing literature. By summarizing the characteristics of four pulse loads, the blast load is determined for numerical analysis. Finally, the Runge–Kutta method is employed to acquire the transient response with various influence factors. The current research provides theoretical guidance for structural design and vibration reduction of the spacecrafts subjected to pulse loads.

4

Vibration analysis of variable thickness functionally graded toroidal shell segments

Vuong Pham Minh, Duc Nguyen Dinh

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2023

|

Vol. 23, no. 3

art. no. e207, 2023

EN

In this paper, for the first time, the nonlinear vibration response of toroidal shell segments with varying thickness subjected to external pressure is investigated analytically using Reddy’s third-order shear deformation shell theory. The variable thickness shells are made of functionally graded material (FGM) that is created from ceramic and metal constituents. The material properties of FGM shells are assumed to be gradually graded in the thickness direction according to a simple power-law distribution in terms of volume fractions of constituents. Equations of motion of variable thickness FGM toroidal shell segments are established based on Reddy’s third-order shear deformation shell theory with von Kármán nonlinearity. The Galerkin method and the Runge–Kutta method are used to solve the governing system of partial differential equations of motion, and then the nonlinear vibration response of variable thickness FGM toroidal shell segment is analyzed. A numerical analysis is also performed to show the effects of material and geometrical parameters on the nonlinear vibration response of variable thickness FGM toroidal shell segments.

5

Axisymmetric free vibration of layered cylindrical shell filled with fluid

Izyan M. D. Nurul, Sabri Nur Ain Ayunni, Hafizah A. K. Nor, Sankar D. S., Viswanathan K. K.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2021

|

Vol. 26, no. 4

63--76

EN

The aim of the study is to analyse the axisymmetric free vibration of layered cylindrical shells filled with a quiescent fluid. The fluid is assumed to be incompressible and inviscid. The equations of axisymmetric vibrations of layered cylindrical shell filled with fluid, on the longitudinal and transverse displacement components are obtained using Love’s first approximation theory. The solutions of displacement functions are assumed in a separable form to obtain a system of coupled differential equations in terms of displacement functions. The displacement functions are approximated by Bickley-type splines. A generalized eigenvalue problem is obtained and solved numerically for a frequency parameter and an associated eigenvector of spline coefficients. Two layered shells with three different types of materials under clamped-clamped boundary conditions are considered. Parametric studies are made on the variation of the frequency parameter with respect to length-to-radius ratio and length-to-thickness ratio.

6

Fem determination of the plastic limit load for cylindrical shells

Słowiński Kamil, Piekarczyk Marek

Technical Transactions

|

2019

|

Vol. 116, iss. 12

151--162

EN

In this paper a new approach to the consistent identification of the deformation pattern vital for the precise determination of the plastic limit load of a cylindrical shell from MNA when using modified Southwell (MS) and Tangent Stiffness (TS) plots is presented. It is proposed that the formalised assessment of the plastic collapse load can be done by the application of the relation between the load factor increment ΔrR and the arc length s – for an identification of achievement of the complete plastic collapse mechanism from MNA, and then the MS or TS plot for the displacement pattern that corresponds to the identified plastic mechanism.

PL

W artykule przedstawiono metodę pozwalającą na jednoznaczną identyfikację postaci deformacji kluczowej w procesie wyznaczania nośności plastycznej powłoki cylindrycznej z analizy MNA, przy zastosowaniu zmodyfikowanej zależności Southwella (MS) oraz metody sztywności stycznej (TS). Proponuje się, żeby formalna ocena plastycznego obciążenia niszczącego oparta była na wykorzystaniu zależności między przyrostem mnożnika obciążenia ΔrR i długością łuku s – w celu identyfikacji momentu osiągnięcia w analizie kompletnego mechanizmu zniszczenia, a następnie zastosowaniu wykresów zależności MS i TS dla postaci deformacji stowarzyszonej z wskazanym wcześniej mechanizmem.

7

Analiza powłoki cylindrycznej z uwzględnieniem imperfekcji geometrycznej o kształcie postaci własnej wyboczenia

Schabowicz Krzysztof, Zawiślak Łukasz

Inżynieria i Budownictwo

|

2019

|

R. 75, nr 9

439--442

PL

Przeanalizowano powłokę cylindryczną metodą elementów skończonych, wykonano różne wariacje analiz liniowych i nieliniowych w zakresie nieliniowości geometrycznych i materiałowych. W obliczeniach uwzględniono również imperfekcje o kształcie postaci własnej wyboczenia z liniowej sprężystej analizy bifurkacyjnej, zgodnie z normą PN-EN 1993-1-6.

EN

The article analyses the cylindrical shell with the finite element method, linear and nonlinear analyses were performed (in terms of geometric and material non-linearities). The calculations also geometric imperfection with the shape of own buckling form of a linear elastic bifurcation analysis, according to PN-EN 1993-1-6.

8

Effect of geometric imperfections in the shape of buckling form on the reduction of load capacity of cylindrical shell

Schabowicz K., Zawiślak Ł.

Archives of Civil Engineering

|

2019

|

Vol. 65, nr 3

153--166

EN

The approach to numerical analyses was changed by the introduction of Eurocodes. The EN 1993-1-6 standard allows taking into account imperfections on the shape of a buckling form from a linear elastic bifurcation analysis. The article analyses the first ten forms of imperfection from a linear elastic bifurcation analysis on the reduction of the capacity of a cylindrical shell. Calculations were made using finite element methods.

PL

Podejście do analiz numerycznych w zakresie obliczeń nośności powłok cylindrycznych zostało zmodyfikowane przez wprowadzenie Eurokodów. Norma Eurokod 1993-1-6 umożliwia uwzględnienie imperfekcji o kształcie formy wyboczenia z liniowej sprężystej analizy bifurkacyjnej. W artykule przedstawiono wykorzystanie dziesięciu pierwszych form wyboczenia z liniowej sprężystej analizy bifurkacyjnej jako imperfekcji wstępnych. Przeanalizowano ich wpływ na redukcję nośności powłoki cylindrycznej. Obliczenia zostały przeprowadzone za pomocą metody elementów skończonych.

9

Analiza i wymiarowanie żelbetowej konstrukcji podziemnego cylindrycznego zbiornika na wodę

Mędrzak J.

Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo

|

2018

|

Z. 24 (174)

239-243

PL

W pracy przedstawiono analizę i wymiarowanie żelbetowej konstrukcji podziemnego cylindrycznego zbiornika na wodę. Przyjęto posadowienie zbiornika na podłożu sprężystym. Uwzględniono również fakt, że odkształcenia poziome konstrukcji są ograniczone podatnością gruntu w kierunku poziomym. Rozważono dwie sytuacje obliczeniowe: zbiornika pełnego odkopanego i zbiornika pustego zasypanego. W ramach pracy dokonano analizy i zwymiarowano poszczególne elementy konstrukcji, tj. płytę denną, płytę przekrycia i ściany boczne zbiornika, a następnie wykonano ich rysunki konstrukcyjne. Przeprowadzono także przegląd literatury z zakresu projektowania konstrukcji żelbetowych oraz analizę norm i aktualnych przepisów dotyczących projektowania żelbetowych konstrukcji zbiorników na ciecze.

EN

The paper presents the analysis and dimensioning of the reinforced concrete structure of the underground cylindrical water tank. It was assumed that the tank’s foundation is placed on the elastic subgrade. Two design situations were considered: a full excavated tank and an empty buried one. As part of the work, individual structural elements were analyzed and dimensioned, i.e. base slab, cover slab and side walls of the tank, and then their construction drawings were made. A review of the literature in the field of reinforced concrete structure design and analysis of standards and current regulations regarding the design of reinforced concrete tank construction for liquids was also carried out.

10

Cylindrical shells made of stainless steel – investigation of postbuckling

Stehr S., Stranghoner N.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2017

|

No. 25(2)

185--197

EN

The relevant load case of open thin-walled shells is often wind loading during construction. Because of the missing stabilization effect of the roof they show a very high sensitivity to buckling which results into higher wall thicknesses. As part of the European RFCS research project BiogaSS the Institute for Metal and Lightweight Structures of the University of Duisburg-Essen carried out investigations on open thin-walled tanks made of austenitic and duplex stainless steels under wind load to study a possible economic advantage which might be gained from the consideration of the elastic postbuckling behaviour. This contribution presents not only experimental and numerical results but also first recommendations regarding the range of possible buckling reduction factors which might be incorporated in future revisions of EN 1993-1-6 and EN 1993-4-2.

PL

Najbardziej adekwatnym przypadkiem obciążenia otwartych, cylindrycznych powłok cienkościennych jest obciążenie wiatrem podczas wznoszenia powłoki. Wobec braku stabilizującego efektu dachu, powłoki wykazują bardzo dużą wrażliwość na wyboczenie, która prowadzi do konieczności zwiększenia grubości ścian powłoki. Instytut Konstrukcji Lekkich i Metalowych Uniwersytetu Duisburg-Essen przeprowadził badania stateczności otwartych zbiorników cienkościennych wykonanych z nierdzewnych blach ze stali austenicznej i ze stali duplex poddanych działaniu obciążenia wiatrem. Celem tych badań było określenie możliwych korzyści ekonomicznych wynikających z uwzględnienia sprężystych stanów pokrytycznych. Badania te były częścią Europejskiego Projektu RFCS BiogaSS. Prezentowana praca przedstawia nie tylko wyniki badań eksperymentalnych i analiz numerycznych, lecz także pierwsze propozycje zaleceń dotyczących zakresu redukcyjnych współczynników wyboczeniowych, które w przyszłości mogą być włączone do norm EN 1993-1-6 i EN 1993-4-2.

11

Buckling and post-buckling behaviour of shallow – nearly flat cylindrical panels under axial compression

Magnucka-Blandzi E., Magnucki K.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2016

|

Vol. 64, nr 3

655--658

EN

The paper is devoted to buckling problem of axially compressed shallow cylindrical panels. Governing differential equations of the nonlinear theory of shallow cylindrical shells are analytically solved. Critical stresses and equilibrium paths of the panels with small curvatures are analytically studied. The formula of the critical stresses for almost flat, cylindrical panels is derived. The “shallowness” of the panel is given by the parameter α and formulae are derived for a range of this parameter. The range of values of sectorial angle for these panels is also defined.

12

Charakterystyki cieplne w diagnostyce zmian starzeniowo-zmęczeniowych powłok kompozytowych

Wróbel G., Szymiczek M., Rojek M.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2014

|

[R.] 20, nr 1 (157)

110--115

PL

W pracy przedstawiono metodę termograficznej diagnostyki cylindrycznych powłok osiowo-symetrycznych wykonywanych techniką nawijania śrubowego. Badania prowadzono na rurach wykonanych z włókna szklanego i chemoutwardzalnej żywicy poliestrowej degradowanych cieplnie i zmęczeniowo. Wielkością charakteryzującą zmiany w materiale kompozytowym podczas degradacji był pomiar temperatury w funkcji czasu na powierzchni kompozytu nagrzewanego metodą impulsywnej termografii aktywnej. Rozkład mierzonych temperatur w zależności od liczby cykli zmęczeniowych pozwala na określenie stopnia utraty ciągłości materiału. Wizualizacja zmian za pomocą termogramów pozwala na identyfikację obszarów narażonych na zniszczenia.

EN

The paper presents a method of thermography diagnostics of cylindrical coats axially - symmetric performed by the screw winding technic. The research was carried out on pipes made of fiberglass and polyester resin fatigue and thermally degraded. Values characterizing the changes in the degradation of the composite material were to measure the temperature - time on the surface of the composite being heated by the impulsive active thermography. The distribution of measured temperatures depending on the number of fatigue cycles allow to determine the degree of continuity of the material. The visualization of changes using thermal image facilitates the identification of areas exposed to destruction.

13

Analytical and Experimental Studies of Stability of Cylindrical Shells with a Cut-Out

Stasiewicz P.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2013

|

Vol. 17, nr 2

167--176

EN

Thin-walled structure, by its nature, is subjected to loss of stability. In addition, the shell has a cutout, which reduces the critical load. The aim of this study is to determine critical stress of the shell under pure bending. The goal was achieved in two ways: experimentally and analytically. Experimental studies were carried out on a specially designed test bench with the use of a resistive strain gauge. In the analytical solution the form of buckled shell was assumed, and then Bubnov-Galerkin method was applied.

14

Wyboczenie struktur kompozytowych z warstwami piezoelektryków

Kędziora P.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2012

|

[R.] 18, nr 3

222-225

PL

W pracy przeanalizowano wpływ wartości napięcia oraz geometrii piezoelektryków na wartości siły krytycznej dla ściskanej belki i obrotowo-symetrycznej powłoki cylindrycznej. Sformułowano układ równań podstawowych opisujących deformacje struktur i ich wyboczenie. Rozważono parę piezoelektryków przytwierdzonych do górnej i dolnej powierzchni analizowanych struktur.

EN

In the paper, the influence of voltages and geometry of the piezoelectric patches on the beam/axisymmetric cylindrical shells buckling compressive load are studied. The governing equations characterizing deformations and buckling of structures are formulated and solutions are derived. It is assumed that the piezoelectric layers are placed on the top and bottom surfaces of the structures.

15

Buckling Analysis of Composite Cylindrical Shells Reinforced by Carbon Nanotubes

Jam J. E., Asadi E.

Archive of Mechanical Engineering

|

2012

|

Vol. LIX, nr 4

413--434

EN

In this paper, the authors investigate a cylindrical shell reinforced by carbon nanotubes. The critical buckling load is calculated using analytical method when it is subjected to compressive axial load. The Mori-Tanaka method is firstly utilized to estimate the effective elastic modulus of composites having aligned oriented straight CNTs. The eigenvalues of the problem are obtained by means of an analytical approach based on the optimized Rayleigh-Ritz method. There is presented a study on the effects of CNTs volume fraction, thickness and aspect ratio of the shell, CNTs orientation angle, and the type of supports on the buckling load of cylindrical shells. Furthermore the effect of CNTs agglomeration is investigated when CNTs are dispersed none uniformly in the polymer matrix. It is shown that when the CNTs are arranged in 90 degrees direction, the highest critical buckling load appears. Also, the results are plotted for different longitudinal and circumferential mode numbers. There is a specific value for aspect ratio of the cylinder that minimizes the buckling load. The results reveal that for very low CNTs volume fractions, the volume fraction of inclusions has no important effect on the critical buckling load.

PL

W artykule przedstawiono badania powłoki cylindrycznej wzmocnionej nanorurkami węglowymi (Carbon Nanotubes – CNT). Krytyczne obciążenie wyboczenia obliczono analitycznie dla przypadku osiowego obciążenia ściskającego. Metodę Mori-Tanaki wykorzystano przede wszystkim w celu estymacji efektywnego modułu sprężystości kompozytów wzmocnionych prostymi rurkami CNT o orientacji równoległej. Wartości własne problemu wyznaczono stosując podejście analityczne oparte na zoptymalizowanej metodzie Rayleigha-Ritza. Zaprezentowano studium dotyczące wpływu udziału objetościowego nanorurek CNT, grubości i współczynnika kształtu powłoki, kąta orientacji nanorurek CNT i typu podparcia powłoki cylindrycznej przy obciążeniu krytycznym przy wyboczeniu. Ponadto, zbadano efekt aglomeracji nanorurek CNT dla przypadku, gdy rurki są nierównomiernie rozproszone w osnowie polimerowej. Pokazano, że gdy nanorurki są ustawione pod kątem 90 stopni obciążenie krytyczne wyboczenia jest największe. Ponadto, przedstawiono wykresy wyników dla różnych liczb modów osiowych i obwodowych. Istnieje określona wartość współczynnika kształtu, przy której obciążenie wyboczenia jest minimalne. Uzyskane wyniki pokazują, że przy bardzo niskim udziale objętościowym nanorurek CNT procentowa zawartość wtrąceń nie ma istotnego wpływu na obciążenie krytyczne przy wyboczeniu.

16

Wrażliwość powłoki cylindrycznej na zmianę grubości

Kubiak H., Grzywiński M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo

|

2010

|

Z. 16 (166)

111-120

PL

W pracy przedstawiono algorytmy analizy wrażliwości układów powłokowych. Oprócz modelowania różniczkowania bezpośredniego, sformułowano sprzężone zagadnienie końcowe bazujące na pierwotnym zagadnieniu początkowym, przydatne w analizie wrażliwości. Opracowano algorytm numeryczny, łatwo implementowany w istniejących pakietach elementów skończonych. Zaprezentowano i przedyskutowano liczbowe wyniki analizy wrażliwości dla powłoki cylindrycznej.

EN

A numerical formulation for sensitivity analysis of shell structure is presented in the paper. In addition to modeling the direct differentation coupled to the find question was formulated based on primary issue of use in the initial sensitivity analysis. An algorithm for numerical easily implemented in existing finite element packages. There were presented and discussed numerical results of sensitivity analysis for shell cylindrical.

17

Analiza nieliniowa samowzbudnych drgań powłoki cylindrycznej w opływie naddźwiękowym

Nowotarski I.

Acta Mechanica et Automatica

|

2009

|

Vol. 3, no. 2

59-67

PL

Praca zawiera analizę samowzbudnych drgań powłoki cylindrycznej o skończonej długości w opływie naddźwiękowym. Wyznaczono rozwiązanie równań ruchu i ustalono równanie częstości. Przedstawiono także wyniki obliczeń numerycznych rozpatrywanych zjawisk.

EN

The paper presents the results of analysis of self-excited vibrations of a cylindrical shell of finite length exposed to external supersonic flow. The solution of the equations of motion is obtained and the equation of frequencies is derived. In addition, the results obtained from numerical calculations in respect to researched aspects were presented.

18

Influence of boundary condition on deformation of thin-walled tubes under axial compression

Dacko M., Nowak J.

Journal of KONES

|

2007

|

Vol. 14, No. 1

163-170

EN

Thin-walled metal tubes are a typical component of shields absorbing the energy of the explosive shock wave. The key factor to be considered is the method of binding the tubes with a shield plate and protected structure. It greatly influences energy absorbing capacity of the structure. The paper presents experiments of static load of thin-walled tubes under axial compression. The specimen were steel (R35) tubes of outer diameter 20 mm, wall thickness 1 mm and length 35 mm, attached to two end plates. The attachment was a combination of simple support (SS) and fixed connection (FIX) of edges to plates (SS-SS, SS-FIX, FIX-FIX). The fixed connection was obtained by soldering (either continuous or in some points), using steel, brass and silver alloy. The influence of the weld type on the resulting compression diagram and energy absorbing capacity of the structure was monitored. The numerical simulation was performed using MSC.Dytran. Numerical models used solid elements and elastic-plastic material with work hardening. Numerical simulation results were compared to experimental values from static experiments

PL

Cienkościenne metalowe elementy cylindryczne znajdują zastosowanie w tworzeniu struktur ochronnych pochłaniających energię fali detonacyjnej wybuchu. Istotnym zagadnieniem jest sposób mocowania tych elementów do płyty ochronnej i konstrukcji chronionej, gdyż ma on znaczny wpływ na energochłonność struktury. W artykule przedstawiono statyczne badania doświadczalne elementów cylindrycznych poddanych ściskaniu. Przedmiotem badań były rurki o średnicy zewn. 20mm, grubości ścianki 1mm i wysokości 35mm wykonane ze stali R35. Elementy ściskane umieszczano pomiędzy dwoma krążkami. Próbom poddano elementy o brzegach swobodnych, elementy zamocowane do jednego z krążków i elementy dwustronnie utwierdzone. Utwierdzenie realizowano poprzez lutowanie punktowe lub ciągłe przy pomocy spoin ze stali, mosiądzu i stopu srebra. Badano wpływ rodzaju spoiny na krzywą ściskania i zdolność absorpcji energii. Przy użyciu oprogramowania MSC.Dytran przeprowadzono symulację numeryczną opisanych zagadnień. Stworzono pełny model krążków i rurki stosując do tego celu elementy bryłowe typu solid. Przyjęto biliniowy model materiału z umocnieniem plastycznym Porównano postacie deformacji badanych próbek poddanych statycznemu ściskania na maszynach wytrzymałościowych z wynikami otrzymanymi na drodze numerycznej.

19

Experimental and numerical analysis of static and blast loaded thin-walled tubes

Dacko M., Nowak J.

Journal of KONES

|

2007

|

Vol. 14, No. 1

171-179

EN

Thin-walled elements are more and more often a typical component of the shields protecting structures against the effects of the blast of explosive charge. To be effective, they should be light and exhibit a high energy absorption capacity. By design for controlled crush, they minimize the energy transmitted to the protected structure. The concept of protective shield consisting of cylindrical shells is presented. The basic energy absorbing element was chosen and the basic experiments were performed. Static experiments covered axial compression in testing machines and obtaining material stress-strain diagram. The dynamic tests allowed for determination of the explosive charge mass allowing for total crush of the cylindrical specimen. The numerical simulation was performed using MSC.Dytran. Numerical models were built using thin and middle thick shell elements. The energy absorbing element was crushed for certain pressure wave parameters. Performed experimental research in the area of static compression (with strength device) and dynamic loads(with the use of explosives) as well built numeric models permit to state that the agreement of the deformation shape in experimental and numeric researches was obtained.

PL

Elementy cienkościenne znajdują coraz częściej zastosowanie w tworzeniu struktur, których zadaniem jest ochrona urządzeń przed skutkami eksplozji ładunku materiału wybuchowego. Elementy te powinny charakteryzować się niewielką masą oraz odpowiednio wysoką zdolnością do absorpcji energii wybuchu (fali uderzeniowej, fali podmuchu, niewielkich odłamków). Ulegając kontrolowanemu zniszczeniu minimalizują one przekazywanie energii do ochranianego obiektu. Autorzy pracy przedstawili koncepcję struktury ochronnej składającej się z metalowych powłok cylindrycznych. Dokonano wyboru podstawowego elementu energochłonnego i poddano go wstępnym badaniom doświadczalnym. Badania statyczne polegały na przeprowadzeniu próby ściskania na maszynie wytrzymałościowej oraz wyznaczeniu charakterystyk materiałowych niezbędnych do przeprowadzenia symulacji numerycznych. W badaniach dynamicznych, z użyciem materiałów wybuchowych, określono wielkość ładunku powodującego całkowite zniszczenie pojedynczego elementu cylindrycznego. Przy wykorzystaniu oprogramowania MSC.Dytran wykonano symulacje numeryczne przeprowadzonych badań. Obliczenia przeprowadzono dla modelu numerycznego zbudowanego z elementów powłokowych. Zmieniając parametry impulsu obciążenia działającego na element energochłonny doprowadzono do jego zniszczenia. Wykonane badania eksperymentalne w zakresie ściskania statycznego (na maszynie wytrzymałościowej) i obciążeń dynamicznych (z użyciem materiałów wybuchowych) oraz zbudowane modele numeryczne pozwalają stwierdzić, że uzyskano zgodność postaci deformacji w badaniach doświadczalnych i numerycznych.

20

Buckling of imperfect thin cylindrical shell under lateral pressure

Forasassi G., Lo Frano R.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2006

|

Vol. 18, nr 1-2

287--290

EN

Purpose: This paper investigates buckling behaviour of imperfect thin cylindrical shell with analytical and experimental assessment methods, in the context of NPP applications as, for instance, the IRIS LWR integrated Steam Generator (SG) tubes. Design/methodology/approach: In this paper, thin shell, homogeneous and isotropic material, also tube geometric imperfections as eccentricity/ovality/welding are assumed to investigate the effects of latter on the limit pressure load in conditions for which, at present, a complete theoretical analysis was not found in literature. At Pisa University a research activity is being carried out on the buckling of thin walled metal specimen, with a test equipment (and the necessary data acquisition facility), suitable for carrying out test series on this issue, as well as numerical models implemented on the MARC FEM code, were set up. Findings: The experiments were conducted on test specimens of the same material (AISI 316) tube with and without longitudinal welding. The comparison between numerical and experimental results, for the same geometry and loading conditions, shows a good agreement between the elastic-plastic finite-element predictions and the experimental data. Research limitations/implications: The presented research results may be considered preliminary in the sense that it would be important to enlarge the statistical base of the results themselves, even if they are yet certainly meaningful to highlight the real problem, considering the relatively large variability of the geometrical imperfections also in high quality production tubes. Originality/value: From the point of view of the practical implication, besides the addressed problem general interest in industrial plant technology, it is worth to stress that straight and curved axis tubes are foreseen specifically in innovative nuclear reactors SG design