Strength and buckling of sandwich beams with corrugated core

• Autorzy: Magnucki K. , Jasion P. , Krus M. , Kuligowski P. , Wittenbeck L.

Warianty tytułu

PL

Wytrzymałość i stateczność belek trójwarstwowych z rdzeniem falistym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The subject of the paper is a sandwich beam with a crosswise or lengthwise corrugated core. The beam is made of an aluminium alloy. The plane faces and the corrugated core are glued together. Geometrical properties and rigidities of the beams are described. The load cases investigated in the work are pure bending and axial compression. The relationship between the applied bending moment and the deflection of the beam under four-point bending is discussed. The analytical and numerical (FEM) calculations as well as experimental results are described and compared. Moreover, for the axial compression, the elastic global buc kling problem of the analysed beams is presented. The critical loads for the beams with the crosswise and lengthwise corrugated core are determined. The comparison of the analytical and FEM results is shown.

PL

Przedmiotem pracy są belki trójwarstwowe zrdzeniem falistym. Poszczególne warstwy belek wykonane są ze stopu aluminium i połączone klejem. Wyróżniono dwa kierunki pofałdowania: wzdłużny i poprzeczny. Opisano geometrię przekroju poprzecznego i wyznaczono sztywności belek. W pracy rozpatrzono dwa przypadki obciążenia. Pierwszy z nich to czyste zginanie realizowane poprzez tak zwane zginanie czteropunktowe. Dla tego typu obciążenia zbadano zależność między przyłożonym momentem gnącym a ugięciem belki. Dla drugiego przypadku obciążenia, osiowego ściskania, omówiono problem globalnej stateczności sprężystej i wyznaczono obciążenia krytyczne. Ponadto zaprezentowano porównanie wyników uzyskanych z zaproponowanego modelu analitycznego z wynikami otrzymanymi z metody elementów skończonych i z badań laboratoryjnych.

Słowa kluczowe

EN

sandwich beam; corrugated core; strength; elastic buckling; deflection

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 51 nr 1
• Strony: 15--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Magnucki K.

• Poznan University of Technology, Institute of Applied Mechanics, Poznań, Poland and Institute of Rail Vehicles “TABOR”, Poznań, Poland

autor

Jasion P.

• Poznan University of Technology, Institute of Applied Mechanics, Poznań, Poland

autor

Krus M.

• Institute of Rail Vehicles “TABOR”, Poznań, Poland

autor

Kuligowski P.

• Institute of Rail Vehicles “TABOR”, Poznań, Poland

autor

Wittenbeck L.

• Institute of Rail Vehicles “TABOR”, Poznań, Poland

Bibliografia

• 1. Abbes B., Guo Y.Q., 2010, Analytic homogenization for torsion of orthotropic sandwich plates: Application to corrugated cardboard, Composite Structures, 92, 699-706
• 2. Allen H.G., 1969, Analysis and Design of Structural Sandwich Panels, Pergamon Press: Oxford, London, Edinburgh, New York, Toronto, Sydney, Paris, Braunschweig
• 3. Briassoulis D., 1986, Equivalent orthotropic properties of corrugated sheets, Computers and Structures, 23, 2, 129-128
• 4. Buannic N., Cartraud P., Quesnel T., 2003, Homogenization of corrugated core Sandwich panels, Composite Structures, 59, 299-312
• 5. Cheng Q.H., Lee H.P., Lu C., 2006, A numerical analysis approach for evaluating elastic constans of sandwich structures with various cores, Composite Structures, 74, 2, 226-236
• 6. Gilchrist A.C., Suhling J.C., Urbanik T.J., 1999, Nonlinear finite element modeling of corrugated board, Mechanics of Cellulosic Materials, AMD 231/MD 85, 101-106
• 7. Ji H.S., Song W., Ma Z.J., 2010, Design, test and field application of a GFRP corrugated-core sandwich bridge, Engineering Structures, 32, 9, 2814-2824
• 8. Libove C., Hubka R.E., 1951, Elastic constants for corrugated core sandwich plates, J. Struct. Eng., ASCE, 122, 8, 958-966
• 9. Liew K.M., Peng L.X., Kitipornchai S., 2007, Nonlinear analysis of corrugated plates using a fsdt and a mesh free method, Comput. Methods Appl. Mech. Eng., 196, 2358-2376
• 10. Luo S., Suhling J.C., Considine J.M., Laufenberg T.L., 1992, The bending stiffness of corrugated board, Mechanics of Cellulosic Materials, AMD 145/MD 36
• 11. Magnucki K., Wittenbeck L., 2010, Stability of elastic orthotropic circular cylindrical vessel, Proceedings of the ASME 2010 Pressure Vessels and Piping Division Conference, Bellevue, Washington, USA, PVP2010-25221, 1-7
• 12. Magnucki K., Krus M., Kuligowski P., Wittenbeck L., 2011, Strength of sandwich beams with corrugated core under pure bending, The 2011 World Congress on Advances in Structural Engineering and Mechanics (ASEM’11+), Volume of Abstracts, Seoul, Korea (CD, 321-330)
• 13. Magnucki K., Kuligowski P., Wittenbeck L., 2012, Zginanie sprężystych belek trójwarstwowych z rdzeniem falistym, Pojazdy Szynowe, 1, 1-4
• 14. McKee R.C., Gander J.W., Wachuta J.R., 1963, Flexural stiffness of corrugated board, Paperboard Pack, 48, 149-159
• 15. Noor A.K., Burton W.S., Bert C.W., 1996, Computational models for sandwich panels and shells, Applied Mechanics Reviews, ASME, 49, 3, 155-199
• 16. Plantema F.J., 1966, Sandwich Construction: the Bending and Buckling of Sandwich Beams, Plates and Shells, John Wiley & Sons: New York, London, Sydney
• 17. Reissner E., 1948, Finite deflections of sandwich plates, Journal of the Aeronautical Science, 435-440
• 18. Rubino V., Deshpande V.S., Fleck N.A., 2009, The dynamic response of clamped rectangular Y-frame and corrugated core sandwich plates, European Journal of Mechanics A/Solids, 28, 14-24
• 19. Seong D.Y., Jung C.G., Yang D.Y., Moon K.J., Ahn D.G., 2010, Quasi-isotropic Bendig responses of metallic sandwich plates with bi-directionally corrugated cores, Materials and Design, 31, 2804-2812
• 20. Vinson, J.R., 2001, Sandwich structures, Applied Mechanics Reviews, ASME, 54, 3, 201-214
• 21. Wasilewicz P., Jasion P., 2010, Strength analyses of sandwich beams, Poznan University of Technology, Poznan, Report in Polish, 21-361/2010
• 22. Wittenbeck L., Magnucki K., 2009, Elastic buckling of orthotropic cylindrical vessel, The 12th International Conference on Pressure Vessel Technology, ICPVT-12, Jeju, Korea, Abstract Book, pp16, (CD, 98-100)