Elastic buckling of a rhombic frame under in-plane load

• Autorzy: Magnucki K. , Kędzia P. , Grygorowicz M. , Lewiński J.

Warianty tytułu

PL

Wyboczenie sprężyste ramy rombowej obciążonej w swej płaszczyźnie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper is devoted to elastic buckling of symmetrical rhombic frame with cross-member under tensile in-plane load. Mathematical models of the frame for pre-buckling, in-plane buckling and lateral buckling states are formulated. The frame consists of four arms and one cross beam. Each arm is of the same rectangular cross section. Cross section of thin-walled rectangular pipe is for cross member. Load acts in joint of pair of arms. Analytical critical loads are calculated for these models. Numerical models in ANSYS and SolidWorks FEM systems are formulated. Numerical critical loads are calculated in FEM systems. The comparison of analytical and numerical results is presented in Tables and in Figures.

PL

Praca poświęcona jest wyboczeniu symetrycznej ramy rombowej z belką poprzeczną. Rama poddana jest obciążeniu rozciągającemu w jej płaszczyźnie. W pracy zostały sformułowane matematyczne modele wyboczenia ramy w dwóch prostopadłych płaszczyznach. Rama zbudowana jest z czterech ramion oraz poprzecznej belki. Każde z ramion ma przekrój prostokątny, podczas gdy belka poprzeczna ma kształt rury profilowanej prostokątnej. Obciążenie przyłożone jest w miejscu połączenia każdej pary ramion. W pracy wyznaczono analitycznie obciążenie krytyczne dla zdefiniowanych modeli. Zdefiniowano również numeryczny model ramy w systemach ANSYS i SOLIDWORKS Simulation w celu porównania wyników otrzymanych metodą elementów skończonych z rozwiązaniami analitycznymi. Wyniki zostały przedstawione w tabelach i na rysunkach.

Słowa kluczowe

EN

rhombic frame; elastic buckling; critical load; mathematical model

PL

rama rombowa; wyboczenie sprężyste; obciążenie krytyczne; model matematyczny

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 33, nr 64
• Strony: 53--60
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz.

Twórcy

autor

Magnucki K.

• Institute of Rail Vehicles, TABOR, Poznań, Poland

autor

Kędzia P.

• Faculty of Mechanical Engineering and Management, Poznan University of Technology, Poland

autor

Grygorowicz M.

• Faculty of Mechanical Engineering and Management, Poznan University of Technology, Poland

autor

Lewiński J.

• Faculty of Mechanical Engineering and Management, Poznan University of Technology, Poland

Bibliografia

• 1. Barszcz A.M.: Experimentally assisted modelling of the behaviour of steel angle brace. “ Archives of Civil Engineering” 2014, LX, 1.
• 2. Basaglia C., Camotim D., Silvestre N.: Global buckling analysis of plane and space thin-walled frames in the context of GBT. “Thin-Walled Structures” 2008, Vol. 46, p. 9-101.
• 3. Basaglia C., Camotim D., Silvestre N.: GBT-based local, distortional and global buckling analysis of thin-walled steel frames. “Thin-Walled Structures” 2009, Vol. 47, p. 1246-1264.
• 4. Budiansky B.: Theory of buckling and post-buckling behaviour of elastic structures. “ Advances in Applied Mechanics” 1974, 14, p. 1-65.
• 5. Bažant Z. P., Cedolin L. : 1991, Stability of structures: elastic, inelastic, fracture, and damage theories. Oxford: Oxford University Press, New York, 1991.
• 6. Chen W.F., Liu E.M.: Structural stability: theory and implementation. New York: Elsevier, 1987.
• 7. Horne M.Z., Merchant W.: The stability of frames. New York: Pergamon Press, 1965.
• 8. Kameshki E.S., Syngellakis S.: Inelastic stability of rectangular frames by transfer matrices. “Computers & Structures” 1999, 73, p. 373–383.
• 9. Karamanlidis D., Gesch-Karamanlidis H.: Geometrically and materially nonlinear finite element analysis of thin-walled structures: numerical studies. “Thin-Walled Structures” 1986, Vol. 4(4), p. 47-267.
• 10. Kaveh A., Salimbahrami B.: Buckling load of symmetric plane frames using canonical forms. “Computers and Structures” 2007, 85, p. 1420-1430.
• 11. Kim S-E., Uang C-M., Choi S-H., An K-Y.: Practical advanced analysis of steel frames considering lateral- torsional buckling. :Thin-Walled Structures” 2006, Vol. 44, p. 709-720.
• 12. Magnucki K., Milecki S.: Stateczność sprężysta trójkąta hamulcowego. „Modelowanie Inżynierskie” 2012, t.13, nr 44, s. 199-208.
• 13. Magnucki K., Milecki S.: Elastic buckling of a triangular frame subject to in-plane tension. “Journal of Theoretical and Applied Mechanics” 2015, 53 (3), p. 581-591.
• 14. Raftoyiannis I.G., Kounadis A. N.: Dynamic buckling of non-sway imperfect rectangular steel frames. “Engineering Transactions” 2009, 57, 1, p. 3–15.
• 15. Simitses G.J., Hodges D.H.: Fundamentals structural stability. Butterworth-Heinemann, an imprint of Elsevier, 2006.
• 16. Şakar G.,Öztürk, Sabuncu M.: Dynamic stability of multi-span frames subjected to periodic loading. “Journal of Constructional Steel Research” 2012, 70, p. 65-70.
• 17. Sobaś M.: Trójkąty hamulcowe nowej generacji dla wagonów towarowych. “Pojazdy Szynowe” 2010, nr 3, s. 21-30.
• 18. Thompson J.M.T., Hunt G.W.: A general theory of elastic stability. London, New York: John Wiley & Sons, 1973.
• 19. Trahair N.S.: Flexural-torsional buckling of structures. E&EF Spon, an imprint of Chapman & Hall, London, Glasgow, 1993.
• 20. Vacharajittiphan P., Woolcock S.T., Trahair N.S.: Effect of in-plane deformation of lateral buckling. “Journal of the Structural Mechanics” 1974, Vol. 3(1), p. 29-60.
• 21. Vacharajittiphan P., Trahair N.S.: Effect of lateral buckling in plane frames. “Journal of the Structural Divisions” 1975, Vol. 101(St7), p. 1497-1516.
• 22. Van der Heijden A.M.A. (ed.).: W.T. Koiter’s elastic stability of solids and structures. Cambridge: Cambridge University Press, 2008.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).