Buckling and post-buckling study of open section cylindrical shells subjected to constrained torsion

• Autorzy: Kopecki T. , Dębski H.

Warianty tytułu

PL

Analiza wyboczenia oraz stanów deformacji zakrytycznych powłok walcowych, o przekrojach otwartych, poddanych skręcaniu nieswobodnemu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The work concerns numerical – experimental studies on pre- and post-buckling of thin-walled, steel, cylindrical shells, with the open section, subjected to constrained torsion. Two geometrically varied structures are considered: an open section cylindrical shell without stiffeners and one that is reinforced by closed section stringers. The shells have five different length to diameter ratios. Numerical simulations were carried out and the neuralgic zone stress distributions in pre- and post-buckling responses, were determined. Torsion experiments were performed and the results were compared to the numerical conclusions, with reasonably high level of agreement. The exactness of the experiment was proven for selected cases, establishing the basis for FEM numerical model estimation.

PL

W pracy zaprezentowano wyniki eksperymentalno-numerycznych analiz deformacji walcowych, otwartych powłok, poddawanych skręcaniu nieswobodnemu, w zakresie obciążeń krytycznych i zakrytycznych. Rozważano dwa warianty struktury. Pierwszy z nich stanowiła powłoka pozbawiona wzmocnień, drugi – powłoka wzmocniona podłużnicami. Analiza numeryczna, w ujęciu metody elementów skończonych, obejmowała pięć ustrojów każdego rodzaju, o różnych długościach. Stosowano zlinearyzowaną analizę wyboczeniową oraz przyrostowo-korekcyjną analizę nieliniową. Obliczenia numeryczne pozwoliły określić rozkłady wytężenia w newralgicznych strefach ustrojów. Ich wyniki porównywane były z rezultatami eksperymentu. Dążono do uzyskania zgodności postaci i wielkości deformacji. Praca zakończona jest szeregiem wniosków i zaleceń konstrukcyjnych.

Słowa kluczowe

EN

shell; buckling; finite element method; FEM

PL

skręcanie nieswobodne; deformacja; wyboczenie; metoda elementów skończonych; MES; powłoka

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. LIV, nr 4
• Strony: 309--326
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tabl.

Twórcy

autor

Kopecki T.

autor

Dębski H.

• Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Rzeszów University of Technology, ul. W. Pola 2, 35-959 Rzeszów,

Bibliografia

• [1] Arbocz J.: Shell stability analysis: theory and practice. Collapse, the buckling of structures in theory and practice. In: Thompson J. M., Hunt G. W. (editors), Cambridge University Press, 1983.
• [2] Bathe K. J.: Finite Element Procedures. Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey, 1996. [3] ABACUS Analysis User’s Manual, version 6.3.
• [4] Crisfield M. A.: A faster modified Newton-Raphson iteration. Comp Meth Appl Mech Engrg 20, 267÷278 (1979).
• [5] Crisfield M. A.: Incremental/iterative solution procedure for nonlinear structural analysis in numerical method for nonlinear problems. Vol. 1, (eds. C. Taylor, E. Hinton and D. R. J. Owen), Pineridge Press, Sweansea, 1980.
• [6] Crisfield M. A.: An arc-length method including line Searches and accelerations. Int J Num Meth Engrg 19, 1269÷1289 (1983).
• [7] Dube G. P., Dumir P. C.: Tapered thin open section beams on elastic foundation – I. Buckling analysis. Comp Struct 61, 845÷857 (1995).
• [8] Felippa C. A.: Nonlinear finite element methods. Department of Aerospace Engineering Sciences University of Colorado, Boulder, Colorado 2004.
• [9] Kollar L. P.: Flexural – Torsional buckling of open section composite columns with shear deformation. Int J Solids Struct 38, 7525÷7541 (2001).
• [10] Krolak M., Młotkowski A.: Experimental analysis of post – buckling and collapse behaviour of thin – walled box-section beam. Thin Wall Struct 26, 287÷314 (1996).
• [11] Mohri F., Azrar L., Potier-Ferry M.: Flexural – torsional post – buckling analysis of thin – walled elements with open sections. Thin Wall Struct 39, 907÷938 (2001).
• [12] Mohri, F., Azrar L., Potier-Ferry M.: Lateral post buckling analysis of thin-walled open section beams. Thin Wall Struct 40, 1013÷1036 (2002).
• [13] MSC MARC FE user’s manual 2005.
• [14] Riks E.: An incremental approach to the solution of Snapping and buckling problems. Int J Solids Struct 15, 329÷351 (1979).
• [15] Riks E.: Some computational aspects of the stability analysis of nonlinear structures. Comp Meth Appl Mech Engrg 47, 219÷260 (1984).
• [16] Zienkiewicz O. C., Taylor R. L.: Finite element method for solid and structural mechanics. Elsevier Butterworth-Heinemann, 2005.