Estimation of load carrying capacity of thin-walled composite structures

• Autorzy: Kołakowski Z. , Królak M. , Kowal-Michalska K. , Kędziora S.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Estimation of load carrying capacity on the basis of the post-buckling behaviour of thin-walled composite strustures with imperfections is studied with the distortional deformations being taken into account. Our attention is focused on beams and corrugated trapezoidial plates subject to a constant bending moment or an axial compression, respectively. The structures are simply supported at the ends. The asymptotic expansion established by Byskov and Hutchinson (1977) is employed in terms of the numerical transition matrix method. The paper aims at to improving the study of the post-buckling equilibrium path of imperfect structures employing the second order non-linear approximation. The principal goal of numerical analysis is to investigate the influence of the orthotropy factor of structures upon all the buckling modes from global to local ones, and the uncoupled post-buckling state. In the solution obtained the transformation of buckling modes as the load increases up to the ultimate load and the shear-lag phenomenon are included.

PL

Oszacowanie nośności granicznej cienkościennych konstrukcji kompozytowych. W pracy przedstawiono oszacowanie nośności granicznej w oparciu o praktyczne zachowanie się cienkościennych konstrukcji z imperfekcjami przy uwzględnieniu dystorsji przekroju poprzecznego. Rozważania przeprowadzono dla belek oraz trapezowych płyt falistych obciążonych, odpowiednio, momentem gnącym i ściskaniem. Założono swobodne podparcie konstrukcji na obu końcach. Zastosowano asymptotyczną metodę Byskova i Hutchinsona (1977) przy wykorzystaniu numerycznej metody macierzy przejścia. Celem przcy jest uściślona analiza pokrytycznych ścieżek równowagi z niedokładnościami w ramach drugiego rzędu przybliżenia. Główną uwagę w obliczeniu numerycznych skoncentrowano na wpływie współczynnika ortotropii konstrukcji na wszystkie postacie wyboczenia od globalnego do lokalnego i niesprzężenony stan powyboczeniowy. W rozważaniach uwzględniono transformację postaci wyboczenia ze wzrostem obciążenia aż do nośności granicznej i zjawisko "shear-lag".

Słowa kluczowe

EN

thin-walled structures; composite; ultimate load

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2000
• Tom: Vol. 38 nr 1
• Strony: 15--34
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kołakowski Z.

• Department of Strength of Materials and Structures, Technical University of Łódź

autor

Królak M.

• Department of Strength of Materials and Structures, Technical University of Łódź

autor

Kowal-Michalska K.

• Department of Strength of Materials and Structures, Technical University of Łódź

autor

Kędziora S.

• Department of Strength of Materials and Structures, Technical University of Łódź

Bibliografia

• 1. BYSKOV E., HUTCHINSON J.W., 1977, Mode Interaction in Axially Stiffened Cylindrical Shells, AI A A J., 15, 7, 941-948.
• 2. CHANDRA R., RAJU B.B., 1973, Postbuckling Analysis of Rectangular Orto-thropic Plates, Int. J. Mech. Sci., 16, 81-89.
• 3. DAWE D.J., WANG S., 1994, Buckling of Composite Plates and Plate Structures Using the Spline Finite Strip Method, Composites Engineering, 4, 11, 1099-1117.
• 4. GODOY L.A., BARBERO E.J., RAFTOYIANNIS I., 1995, Interactive Buckling Analysis of Fiber-Reinforced Thin-Walled Columns, Int. J. Composite Struc¬tures, 29, 5, 591-623.
• 5. KOITER W.T., PIGNATARO M., 1976, An Alternative Approach to the Interaction Between Local and Overall Buckling in Stiffened Panels; In: Buckling of Structures - Proc. of IUTAM Symposium, Cambridge, 1974, 133-148.
• 6. KOŁAKOWSKI Z., 1989, Mode Interaction in Wide Plate with Angle Section Longitudinal Stiffeners Under Compression, Engineering Transactions, 37, 1, 117-135.
• 7. KOŁAKOWSKI Z., 1993, Influence of Modification of Boundary Conditions on Load Carrying Capacity in Thin-Walled Columns in the Second Order Approximation, Int. J. Solids Structures, 30, 19, 2597-2609.
• 8. KOŁAKOWSKI Z., 1996, A Semi-Analytical Method for the Analysis of the Interactive Buckling of Thin-Walled Elastic Structures in the Second Order Approximation, Int. J. Solids Structures, 33, 22, 3779-3790.
• 9. KOŁAKOWSKI Z., KOWAL-MICHALSKA K., KĘDZIORA S., 1997, Determination of Inelastic Stability of Thin-Walled Isotropic Columns Using Elastic Orthotopic Plate Equations, Mechanics and Mechanical Engineering, 1, 1, 79-100.
• 10. KOŁAKOWSKI Z., KRÓLAK M., 1995, Interactive Elastic Buckling of Thin-Walled Closed Orthotopic Beam-Columns, Engineering Transactions, 43, 4, 571-590.
• 11. KOŁAKOWSKI Z., KRÓLAK M., KOWAL-MICHALSKA K., 1999, Modal Interactive Buckling of Thin-Walled Composite Beam-Columns Regarding Distortional Deformations, Int. J. Eng. Sci, (to be published).
• 12. KONIG L., 1978, Transversely Loaded Thin-Walled C-Shaped Panels with Intermediate Stiffeners. Document D7: Swedish Council for Building Research, Sweden.
• 13. KOWAL-MICHALSKA K., KOŁAKOWSKI Z., KĘDZIORA S., 1998, Global and Local Inelastic Buckling of Thin-Walled Orthotropic Columns by Elastic Asymptotic Solutions, Mechanics and Mechanical Engineering, 2, 2, 209-232
• 14. KRÓLAK M. (edit.), 1990, Post-Buckling Behaviour and Load Carrying Capacity of Thin-Walled Plate Girders, PWN Warsaw-Łódź, (in Polish).
• 15. KRÓLAK M., KOŁAKOWSKI Z., 1995, Interactive Elastic Buckling of Thin-Walled Open Orthotropic Beam-Columns, Engineering Transactions, 43, 4, 591-602.
• 16. LEE H.P., HARRIS P.J., CHENG-TZU THOMAS HSU, 1984, A Nonlinear Finite Element Computer Program for Thin-Walled Members, Thin-Walled Structures, 2, 355-376.
• 17. MANEVICH A.I., 1988, Interactive Buckling of Stiffened Plate under Compression, Mekhanika Tverdogo Tela, 5, 152-159 (in Russian).
• 18. MANEVICH A.I., KOŁAKOWSKI Z., 1996, Influence of Local Postbuckling Behaviour on Bending of Thin-Walled Beams, Thin-Walled Structures, 25, 3, 219-230.
• 19. PIGNATARO M., LUONGO A., Rizzi N., 1985, On the Effect of the Local Overall Interaction on the Postbuckling of Uniformly Compressed Channels, Thin-Walled Structures, 3, 283-321.
• 20. PIGNATARO M., LUONGO A., 1987, Asymmetric Interactive Buckling of Thin-Walled Columns with Initial Imperfection, Thin-Walled Structures, 3, 365-386.
• 21. SRIDHARAN S., ALI M.A., 1985, Interactive Buckling in Thin-Walled Beam-Columns, J. Engng. Mech. ASCE, 111, 12, 1470-1486.
• 22. SRIDHARAN S., PENG M.H., 1989, Performance of Axially Compressed Stiffened Panels, Int. J. Solids and Structures, 25, 8, 879-899.
• 23. TETER A., KOŁAKOWSKI Z., 1996, Interactive Buckling of Thin-Walled Open Elastic Beam-Columns with Intermediate Stiffeners, Int. J. Solids Structures, 33, 3, 315-330.