Post-buckling deformation states of semi-monocoque cylindrical structures with large cut-outs under operating load conditions. Numerical analysis and experimental tests

• Autorzy: Kopecki T. , Mazurek P. , Lis T. , Chodorowska D.

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2016.1.3

Warianty tytułu

PL

Stany zakrytycznych deformacji półskorupowych konstrukcji walcowych z dużymi wykrojami w warunkach obciążeń eksploatacyjnych. Analiza numeryczna i badania eksperymentalne

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The paper is a presentation of experimental model studies on thin-walled cylindrical structures containing large cut-outs subject to torsional deflection. The effect of rigidity of the frame reinforcing a cut-out on form and magnitude of post-buckling deformations occurring in operation conditions is analysed. A methodology based on numerical tools is proposed for determining alternative solutions in the design of structure skeleton leading to improvement of operation stability.

PL

W pracy zaprezentowano wyniki modelowych badań eksperymentalnych cienkościennych, skręcanych struktur walcowych zawierających duże wykroje. Przeanalizowano wpływ sztywności ramy wzmacniającej wykrój na postać i wielkość deformacji zakrytycznych, występujących w warunkach eksploatacji. Zaproponowano metodykę określania alternatywnych rozwiązań konstrukcyjnych szkieletu struktury, zapewniające poprawę trwałości eksploatacyjnej, w oparciu o narzędzia numeryczne.

Słowa kluczowe

EN

operating loads; loss of stability; thin-walled structures; aircraft load-bearing structures; torsional deflection; finite element method; nonlinear numerical analyses; operating stability

PL

obciążenia eksploatacyjne; utrata stateczności; ustroje cienkościenne; lotnicze struktury nośne; skręcanie; metoda elementów skończonych; nieliniowe analizy numeryczne; trwałość eksploatacyjna

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 18, no. 1
• Strony: 16--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kopecki T.

• Department of Mechanical Engineering and Aviation Rzeszów University of Technology al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Mazurek P.

• Department of Mechanical Engineering and Aviation Rzeszów University of Technology al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Lis T.

• Department of Mechanical Engineering and Aviation Rzeszów University of Technology al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Chodorowska D.

• State Higher Vocational School in Krosno ul. Wyspiańskiego 20, 38-400 Krosno, Poland

Bibliografia

• 1. Arborcz J. Post-buckling behavior of structures. Numerical techniques for more complicated structures. Lecture Notes In Physics 1985; 288: 83-142.
• 2. Aborcz J., Hol J.M.A. Recent development in shell stability analysis, Report LR-633 Faculty of Aerospace Engineering. Delft: University of Technology, 1990.
• 3. Bathe K. J. Finite element procedures. Prentice Hall, 1996.
• 4. Crisfield M. A Non-linear finite element analysis of solid and structures. J. Wiley & Sons, 1997.
• 5. Doyle J.F. Nonlinear analysis of thin-walled structures. Springer-Verlag, 2001, http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4757-3546-8.
• 6. Dębski H., Kubiak T., Teter A. Numerical and experimental studies of compressed composite columns with complex open cross-sections. Composite Structures, 2014; 118: 28-36, http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2014.07.033.
• 7. Dębski H., Kubiak T., Teter A. Experimental investigation of channel-section composite profiles' behavior with various sequences of plies subjected to static compression. Thin-Walled Structures, 2013; 71: 147-154, http://dx.doi.org/10.1016/j.tws.2013.07.008.
• 8. Dębski H. Experimental investigation of post-buckling behavior of composite column with top-hat cross-section. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability, 2013; 16 (2): 1056-109.
• 9. Felippa C. A., Crivelli L. A., Haugen B. A survey of the core-congruential formulation for nonlinear finite element. Archive of Computer Methods in Engineering, 1994, http://dx.doi.org/10.1007/BF02736179.
• 10. Kolakowski Z., Mania R. Semi-analytical method versus the FEM for analysis of the local post-buckling of thin-walled composite structures Composite Structures, 2012; 97: 99-106, http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2012.10.035.
• 11. Kopecki T., Mazurek P. Problems of numerical bifurcation reproducing in post-critical deformation states of aircraft structures. Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 2013; 51(4): 969-977.
• 12. Kopecki T., Mazurek P. Numerical representation of post-critical deformations in the processes of determining stress distributions in closed multi-segment thin-walled aircraft load-bearing structures. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability, 2014; 16(1):164-169.
• 13. Li C., Wu Z. Buckling of 120° stiffened composite cylindrical shell under axial compression - Experiment and simulation. Composite Structures, 2015; 128: 199-206, http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2015.03.056.
• 14. Lynch C. A. Finite element study of the post buckling behavior of a typical aircraft fuselage panel. PhD Thesis, Queen's University Belfast, 2000.
• 15. Rakowski G., Kacprzyk Z. The finite elements method in mechanics of structures. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 1993.
• 16. Rudawska A., Dębski H. Experimental and numerical analysis of adhesively bonded aluminium alloy sheets joints, Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability, 2011; 49(1): 4-10.
• 17. Riks E. An incremental approach to the solution of snapping and buckling problems. International Journal of Solid and Structures, 1979; 15: 529-551, http://dx.doi.org/10.1016/0020-7683(79)90081-7.
• 18. Sonat C., Topkaya C., Rotter J.M. Buckling of cylindrical metal shells on discretely supported ring beams. Thin-walled Structures, 2015; 93: 22-35, http://dx.doi.org/10.1016/j.tws.2015.03.003.
• 19. Teter A., Kołakowski Z. Coupled dynamic buckling of thin-walled composite columns with open cross-sections. Composite Structures, 2013; 95(1): 28-34, http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2012.08.006.
• 20. Yeh M., Lin M., Wu W. Bending buckling of an elastoplastic cylindrical shell with a cutout Engineering Structures, 1999; 21(11): 996-1005.