Odpowiedź dynamiczna cienkościennych powłok stożkowych obciążonych impulsem ciśnienia

• Autorzy: Jankowski J. , Kubiak T.

Warianty tytułu

EN

Dynamic response of thin-walled conical shells subjected to pressure pulse loading

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zajęto się dynamiczną odpowiedzią cienkich powłok stożkowych poddanych impulsowemu obciążeniu ciśnieniem. Wymiary powłok są tak dobrane, aby mogły być stosowane jako pochłaniacze energii - panele stanowiące osłonę przeciwko fali uderzenia od wybuchu. Rozpatrzono również możliwość powstania zjawiska wyboczenia dynamicznego. Założono izotropowy materiał powłok (stal lub kompozyt) o charakterystyce biliniowej. Badano wpływ wstępnych imperfekcji kształtu na mechanizm zniszczenia. Analizy przeprowadzono, wykorzystując metodę elementów skończonych - program ANSYS 11.0.

EN

The paper deals with dynamic buckling phenomenon in aspect of response of open conical shells, subjected to pulse loading with pressure normal to the surface. Isotropic material of shells was assumed (steel or composite) with a bilinear characteristic. In this paper, influence of initial shape imperfection (corresponding to the least frequency of free vibration) on the mechanism of shell failure was investigated. Research was carried out with finite elements method using ANSYS 11.0 tool. Moreover, conical shells were analyzed as absorbers, in aspect of the change of pulse loading energy into energy of plastic deformations. To solve this problem, finite shell element (SHELL43 - 4 nodes with 6 degrees of freedom) was used. Investigated shells were simply supported at the lower edge. Moreover, initial shape imperfections were applied for amplitudes: 0, 0.2 g and g (where g - thickness of shell). Pulse loading function was assumed as triangular with amplitude of 1 MPa or 10 MPa. Calculations were divided into two parts. First, free vibration modes and frequencies were obtained. Next, the results were performed, applying appropriate modes, for the highest values of a total energy [J], total displacement [mm], reaction of the ground [N] and equivalent Huber stress [MPa], taking into account two different values of greater radius R. Concluding, analyzed conical shells have ability to dissipate loading energy. This process can be predicted and controlled by changing geometric parameters or/and level of initial shape imperfections. Mechanism of initial failure appears near spans.

Słowa kluczowe

PL

obciążenie impulsowe; powłoki stożkowe; wyboczenie dynamiczne; odpowiedź dynamiczna; absorber energii

EN

dynamic buckling; conical shells; finite elements method; dynamic response; energy absorbers; impact

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 60, nr 1
• Strony: 325--339
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., wykr.

Twórcy

autor

Jankowski J.

autor

Kubiak T.

• Politechnika Łódzka, Wydział Mechaniczny, Katedra Wytrzymałości Materiałów i Konstrukcji, 90-924 Łódź, ul. Stefanowskiego 1/15

Bibliografia

• [1] W. Abramowicz, Thin-walled structures as impact energy absorbers, Thin-walled Struct., Elsevier, 41, 2-3, Febr. 2003, 91-109.
• [2] J. Błachut, G. D. Galletly, Buckling strength of imperfect hemispheres, Journal of Thin-Walled Structures, 23, 1995, 1-20.
• [3] K. Dae Kwan, H. Jae-Huang, Establishment of gun blast wave model and structural analysis for blast load, Journal of Aircraft, 43, 4, 2006, 1159-1168.
• [4] B. S. Golzan, H. Showkati, Buckling of thin-walled conical shells under uniform external pressure, Thin-Walled Structures, 46, 2008, 516-529.
• [5] K. Kowal-Michalska (et. al.), Stateczność dynamiczna kompozytowych konstrukcji płytowych, WNT, Warszawa, 2007.
• [6] M. Królak, Stateczność ortotropowej powłoki stożkowej ściskanej osiowo - w ujęciu nieliniowym, Archiwum Budowy Maszyn, 3, Łódź, 1969.
• [7] G. Le Blanc, M. Adoum, V. Lapoujade, External blast load on structures-empirical approach, 5th European LS-DYNA Conference, Ulm, Germany, 2006.
• [8] G. J. Simitses, Dynamic stability of suddenly loaded structures, Springer Verlag, New York, 1990.
• [9] A. S. Volmir, Ustoiczivost Deformirujemych Sistem, Moskwa, 1967.
• [10] User's Guide ANSYS 11sp1, Ansys, Inc., Houston, USA.