Numeryczno-eksperymentalne badania stateczności i stanów pokrytycznych słupów kompozytowych o przekroju ceowym

• Autorzy: Dębski H. , Różyło P. , Wysmulski P

Warianty tytułu

EN

Numerical and experimental investigation to buckling and post-buckling states of the C-section composite material columns

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zaprezentowano wyniki analizy cienkościennych słupów kompozytowych, podpartych przegubowo i poddanych ściskaniu osiowemu. Modele słupów wykonano techniką autoklawową. Zastosowanym materiałem był kompozyt o osnowie z żywicy epoksydowej, wzmacniany włóknami węglowymi systemu HexPly M12 (Hexcel). Badania eksperymentalne prowadzono w pełnym zakresie obciążenia konstrukcji, rejestrowano odkształcenia (za pomocą tensometrów oporowych) oraz ugięcia (za pomocą czujnika laserowego) w miejscach maksymalnych przemieszczeń środnika lub ramienia profilu ceowego. Dodatkowo, w celu określenia momentu inicjacji zniszczenia materiału kompozytowego, zastosowano metodę emisji akustycznej. Równolegle prowadzono obliczenia numeryczne metodą elementów skończonych (MES) – w programie ABAQUS®. Do oceny stopnia wytężenia kompozytu wykorzystano kryterium tensorowe Tsai- -Wu. Wyniki obliczeń konfrontowano z wynikami badań eksperymentalnych, aby zweryfikować opracowane modele numeryczne.

EN

The paper presents the results of investigation to thin-walled composite material columns when supported at the bottom by a hinge and subjected to axial compression. Models of the columns were made by means of autoclave technique. The material used was a composite with an epoxy resin warp reinforced with carbon fibers HexPly M12 system (Hexcel). Experimental studies were carried out over full loading range of the structure with checks of deformation or deflexion (by strain gauge resistance or by means of laser sensor respectively) in the points of maximum deflexion of the web or flange. In addition, in order to determine the moment of initiation of destruction of the composite material, Acoustic Emission Method was used. Simultaneously, numerical calculations were conducted by using finite element method. To assess degree of the composite material effort, Tsai-Wu tensor criterion was used. Results of the calculations were compared with the experiment results, to verify the developed numerical models. Applied for numerical analysis work was ABAQUS® program.

Słowa kluczowe

PL

metoda elementów skończonych; konstrukcje cienkościenne; materiały kompozytowe; metoda emisji akustycznej; stany zakrytyczne

EN

finite element method; thin-walled structure; composite materials; acoustic emission method; post-buckling state

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Mechanik
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 87 nr 11
• Strony: 954--956
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dębski H.

• Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn i Mechatroniki Politechniki Lubelskiej

autor

Różyło P.

• Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn i Mechatroniki Politechniki Lubelskiej

autor

Wysmulski P

• Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn i Mechatroniki Politechniki Lubelskiej

Bibliografia

• 1. Bazant Z.P., Cedolin L. “Stability of structures. Elastic, inelastic, fracture and damage theories”. Oxford University Press, 1991.
• 2. Królak M., Mania R.J. (red.). “Statics, dynamics and stability of structures. Vol. 1. Stability of thin-walled plate structures”. Lodz: Technical University of Lodz, 2011.
• 3. Thompson J.M.T., Hunt G.W. “General theory of elastic stability”. New York: J. Wiley, 1973, pp. 277÷283.
• 4. Niezgodziński T., Kubiak T. “The problem of stability of web sheets in box-girders of overhead cranes”. Thin-Walled Structures, 43 (2005) 12, pp. 1913÷1925.
• 5. Simitses G.J., Hodges D.H. “Fundamentals of structural stability ”. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2006.
• 6. Campbell F.C. “Manufacturing Processes for Advanced Composites”. Oxford: Elsevier Ltd., 2004.
• 7. Campbell F.C. “Manufacturing Technology for Aerospace Structural Materials”. Oxford: Elsevier Ltd., 2006.
• 8. Mason K. “Autoclave Quality Outside The Autoclave?”. High Performance Composites, 3/1 (2006).
• 9. Prepreg technology, Hexcel Publication, March 2005.
• 10. Bohse J. et al., “Damage analysis of Polymer Matrix Composites by Acoustic Emission Testing”. Berlin: DGZfP-Proceedings BB 90-CD, 2004, pp. 339÷348.
• 11. Dębski H., Kubiak T., Teter A. „Buckling and post-buckling behavior of thin-walled composite channel section beam”. Composite Structures 100 (2013), pp. 195÷204.
• 12. Abaqus HTML Documentation.
• 13. Dębski H. “Experimental investigation post-buckling behavior of composite column with top-hat cross section”. Maintenance and Reliability, (2013)2, pp. 105÷109.
• 14. Tsai S.W., Wu E.M. “A general theory of strength for anisotropic materials”. Journal of Composite Materials, Vol. 5 (1971), p. 58.