Numerical analysis of thick, multi-layered composite girders using hybrid-stress finite elements

• Autorzy: Gołaś J.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents an of numerical solutions for multi-layer composite girders under static loading. In the algorithms of presented solutions the hybrid-stress model of the finite element method based on Reissner's modified variational functional was used. Two version of numerical programs were developed for an N-layer finite element. The programs were tested on the example of three-layer laminated beam of carbon fibre-reinforced epoxy composite, as well as on the example of numerical solution for a cantilevered plate. In addition, numerical examples concerning laminated glued timber beams and a retaining wall of reinforced soil were analysed.

PL

Analiza numeryczna grubych wielowarswowych dźwigarów kompozytowych z wykorzystaniem hybrydowo-naprężeniowych elementów skończonych. W pracy przedstawiono analizę rozwiązań numerycznych dla grubych wielowarstwowych dźwigarów kompozytowych obciążonych statycznie. W algorytmach rozwiązań wykorzystano hybrydowy model naprężeniowy metody elementów skończonych bazujący na zmodyfikowanym funkcjonale wariasyjnym Reissnera. Opracowano dwie wersje programu numerycznego dla elementu skończonego o N warstwach. Programy przetestowano na przykładzie trójwarstwowej belki z laminatu kompozytowego (z epoksydu wzmocnionego włóknami węglowymi) oraz na przykładzie rozwiązania numerycznego dla tarczy wspornikowej. Analizowano ponadto konkretne przykłady liczbowe dotyczące belek z drewna klejonego warstwowo oraz konstrukcji muru oporowego z gruntu zbrojonego.

Słowa kluczowe

EN

multi-layer composite; transverse inhomogeneity; hybrid-stress finite element; numerical analysis

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2001
• Tom: Vol. 39 nr 2
• Strony: 283--296
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Gołaś J.

• Faculty of Civil and Envirinment Engineering, University of Technology and Agriculture, Bydgoszcz

Bibliografia

• 1. GOŁAŚ J., 1995, On Limits of Application of Kirchhoff's Hypothesis in the Theory of Viscoelastic Fibrous Composite Plates, Engng Trans., 43, 4, 603-626.
• 2. GOŁAŚ J., 1997, On Necessity of Making Allowance for Shear Strain in Cylindrical Bending of Fibre Composite Viscoelastic Plates, Arch. Civil Engng, 43,2, 121-147.
• 3. KLEIBER M., 1989, Introduction to Finite Element Method (in Polish), PWN, Warszawa-Poznań.
• 4. LO K.H., CHRISTENSEN R.M., WUE.M., 1977, A High-Order Theory of Plate Deformation. Part 2: Laminated Plates, J. of Applied Mechanics, 44, 669-676.
• 5. MAU S.T., TONG P., PIAN T.H.H., 1972, Finite Element Solution for Laminated Thick Plates, J. Comp. Materials, 6, 304-311.
• 6. PAGANO N.J., 1969, Exact Solutions for Composite Laminates in Cylindrical Bending, J. Comp. Materials, 3, 398-411.
• 7. PIAN T.H.H., CHEN D., 1982, Alternative Ways for Formulation of Hybrid Stress Elements, Intern. J. for Numer. Meth. in Engng, 18, 1679-1684.
• 8. PIAN T.H.H., CHEN D., 1983, On the Suppression of Zero Energy Deformation Modes, Intern. J. for Numer. Meth. in Engng, 19, 1741-1752.
• 9. RIKARDS R.B., 1988, The Finite Elements Method in Plates and Shells Theory (in Russian), Zinatne, Riga.
• 10. SAWICKI A., KULCZYKOWSKI M., 1986, Elastic Analysis of Reinforced - Earth Structures, Arch. Hydrotechniki, 33, 3, 299-311.
• 11. SAWICKI A., LEŚNIEWSKA D., 1993, Reinforced Soil. Theory and Applications (in Polish), PWN, Warszawa.
• 12. SPILKER R.L, CHOU S.C., ORRINGER O., 1977, Alternate Hybrid-Stress Elements for Analysis of Multilayer Composite Plates, J. Comp. Materials, 11,51-70.
• 13. SPILKER R.L., 1980, A Hybrid-Stress Finite Element Formulation for Thick Multilayer Laminates, Computer and Structures, 11, 507-514.