Badanie rozkładu naprężeń w wielowarstwowej rurze kompozytowej

• Autorzy: Krysiak P. , Błachut A.

Warianty tytułu

EN

The investigation of the stress distribution in a multilayer composite pipe

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca dotyczy analizy zagadnień związanych z modelowaniem struktur kompozytowych o geometrii rurowej. Głównym celem pracy było zaprojektowanie struktury wielowarstwowej nawijanej rury kompozytowej w taki sposób, aby po obciążeniu rozkład naprężeń obwodowych był możliwie jednorodny, co dawałoby szansę na redukcję masy kompozytu przy zachowaniu jego odpowiedniej wytrzymałości. Opracowane wyniki modelowania mogą służyć do opracowania technologii wytwarzania kompozytowych rur do transportu sprężonych gazów pod wysokim ciśnieniem. W ramach pracy wykonano model obliczeniowy dedykowany dla jedno- oraz wielowarstwowych struktur kompozytowych. Równania opisujące rozkłady naprężeń wyprowadzono na podstawie zagadnienia Lamego, określające rozkład naprężeń w rurze grubościennej w warunkach płaskiego stanu naprężenia.

EN

The paper concerns analysis of the issues concerning the modeling of tubular composite structures. The main issue of the work is to design a multilayer structure of filament-wound composite pipes in such a manner, that following loading, the hoop stress distibution would be as uniform as possible. That would allow for the reduction of the mass of the composite, while maintaining the proper mechanical strength. The application goal is the use of the modeling to develop a new manufacturing technology of composite pipes for the transportation of compressed gases under high pressure. The project included the development of a calculation model dedicated to both the mono- and multilayer composite structures. The equations describing the stress distribution were derived based on the Lame’s problem, which specifies the stress distribution in a thick-walled pipe under the conditions of plane stress state.

Słowa kluczowe

PL

rura kompozytowa; kompozyty włókniste; analiza naprężeń

EN

composite pipe; fiber composites; stress analysis

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 32, nr 63
• Strony: 90--96
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz.

Twórcy

autor

Krysiak P.

• Wojskowy Instytut Techniki Inżynieryjnej, Wrocław

autor

Błachut A.

• Katedra Mechaniki i Inżynierii Materiałowej, Politechnika Wrocławska

Bibliografia

• 1. Bajkowski M., Grygoruk R., Kaniewski J., Radomski M.: Stan naprężenia w cylindrze wzmocnionym nawojem taśmy z uwzględnieniem jej zginania. „Modelowanie Inżynierskie” 2014, t. 22, nr 53, s. 7-13.
• 2. Brzoska Z.: Wytrzymałość materiałów. Warszawa: PWN, 1972.
• 3. Hamed A. F., Sapuan S. M., Hamdan M. M., Sahari B. B.: Theoretical stress and strain distribution across thick - walled filament wound composite. “Polimery” 2009, Vol. 7–8, p. 559–563.
• 4. Imaninejad M., Subhash G.: Proportional loading of thick-walled cylinders. „International Journal of Pressure Vessels and Piping” 2005, Vol. 82, p. 129–135.
• 5. Krysiak P., Błachut A., Gąsior P., Kaleta J.: Influence of fiber type and the layer thickness on the stress distribution in composite pipe. „Interdisciplinary Journal of Engineering Sciense” 2014, Vol. 2, p. 17–20.
• 6. Krysiak P., Błachut A., Babiarczuk B.: Analiza struktury nawijanej rury kompozytowej na bazie włókien ciągłych. „Interdiscyplinary Journal of Engineering Sciences” 2016, Vol. IV, No. 1.
• 7. Лехницкий С. Г.: Некоторые случаи упругого равновесия однородного цилиндра с произвольной анизотропией. „Академия Наук СССР. Прикладная Mатематика И Mеханика“ 1938, Т2, Н8, ст. 345–367.
• 8. Лехницкий С. Г.: Плоская задача теории упругости для тела, обладающего цилиндрической анизотропией, 1938, ст. 135–153.
• 9. Lekhnitskii S. G.: Anisotropic plates. Translated by Tsai S. W. and Cheron T. Gordon and Breach Science Publishers, New York 1968, p. 106–114.
• 10. Mитинский A. H.: Напряжения в толстостенной анизотропной трубе под действием наружного и внутреннего давлений, „Сборник Ленинградского Ордена Ленина Института Инженеров Железнодорожного Транспoрта”, 1947.
• 11. Shariyat M., Nikkhah M., Kazemi R.: Exact and numerical elastodynamic solutions for thick–walled functionally graded cylinders subjected to pressure shocks. „International Journal of Pressure Vessels and Piping” 2011, Vol. 88, p. 75–87.
• 12. Vedeld K., Sollund H.: Stresses in heated pressurized multi–layer cylinders in generalized plane strain conditions. „International Journal of Pressure Vessels Piping” 2014, Vol. 120-121, p. 27–35.
• 13. Wild P. M, Vickers G. W.: Analysis of filament–wound cylindrical shells under combined centrifugal, pressure and axial loading. „Composites. Part A: Applied Science and Manufacturing” 1997, Vol. 28, p. 47–55.