Stability and load-carrying capacity of thin-walled orthotropic poles of regular polygonal cross-section subject to combined load

• Autorzy: Królak M. , Kubiak T. , Kołakowski Z.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Analysis of stability and load-carrying capacity of thin-wall orthotropic poles (columns, beams, masts, shafts) is conducted in the paper. The pole cross-section is a regular polygon and it is subjected to combined loads (compression, bending or torsion). The problem of buckling (stability problem) is solved using the asymptotic method by Byskov and Hutchinson with taking into account the second order approximation. Correctness of the results concerning the stability problem (critical loads and buckling modes) are verified by means of the finite element method using the programme ANSYS 5.4. FEM is also used in order to calculate load-carrying capacities. Numerical results are presented in diagrams. On the basis of the results several conclusions and final remarks are derived.

PL

Stateczność i nośność cienkościennych ortotropowych słupów o przekroju wielokąta foremnego poddanego obciążeniom złożonym. W pracy przeprowadzono analizę stateczności i nośności granicznej cienkościennych ortotropowych prętów (słupów, belek, masztów, wałów), których przekrój poprzeczny jest wielokątem foremnym, poddanych obciążeniom złożonym (ściskanie, zginanie, skręcanie). Zagadnienie stateczności (stan krytyczny) rozwiązano asymptotyczną metodą Byskova-Hutchinsona biorąc pod uwagę pierwszy rząd przybliżenia. Sprawdzenie poprawności wyników dotyczących stateczności (obciążeń krytycznych i postaci wyboczenia) oraz obliczenia nośności granicznej przeprowadzono metodą elementów skończonych, wykorzystując pakiet MES ANSYS 5.4. Wyniki obliczeń przedstawiono w postaci wykresów. W oparciu o otrzymane wyniki sformułowano szereg wniosków i uwag końcowych.

Słowa kluczowe

EN

orthotropic pole; thin-walled structures; stability; load carrying capacity

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2001
• Tom: Vol. 39 nr 4
• Strony: 969--988
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Królak M.

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

autor

Kubiak T.

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

autor

Kołakowski Z.

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

Bibliografia

• 1. BENITO R., SRIDHARAN S., 1985, Interactive Buckling Analysis with Finite Strips, Int. J. Num. Math. Engng., 21, 146-161.
• 2. BIDERMANN B.L., 1977, Mechanics of Thin-Walled Structures - Static, Moscow (in Russian).
• 3. BISKUPSKI J., KOŁAKOWSKI Z., 1994, Stability of Thin-Walled Box Girders Subjected to Bounded Torsion, Engineering Machines Problems, 3, 3, 57-72.
• 4. COLLADINI C.R., 1973, A Plastic Theory for Collapse of Plate Girders under Combined Shearing Force and Bending Moment, Structural Engineer, Si, 147-154.
• 5. EVANS H.R., POSTER D.M., ROCKEY K.C., 1978, The Collapse Behaviour of Plate Girders Subjected to Shear and Bending, Proc. Inst. Assn. Bridge and Struct. Eng., P-18/78, 1-20.
• 6. GRAVES-SMITH T.R., SRIDHARAN S., 1978, A Finite Strip Method for the Buckling of Plate Structures under Arbitrary Loading, Int. J. Mech. Sci., 20, 685-693.
• 7. HARDING J.E., HOBBS R.E., NEAL B.G., 1977, Ultimate Load Behaviour of Plates under Combined Direct and Shear in Plane Loading, Steel Plates Structures, Sypmosium (eds. Dowling, Harding and Frieze) Crosby Lockwood, 369-403.
• 8. KRÓLAK M. (edit.), 1990, Post-Buckling Behaviour and Load Carrying Capacity of Thin-Walled Plate Girders, PWN, Warsaw-Łódź, (in Polish).
• 9. KRÓLAK M. (edit.), 1995, Stability, Post-Buckling Behaviour and Load Carrying Capacity of Thin, Orthotropic Flat-Walled Structures, Technical University of Lodz, (in Polish).
• 10. KRÓLAK M., KOŁAKOWSKI Z., 1987, The Post-Buckling State of the Thin-Walled Trapezoidal Girders, Loaded by a Normal Force and a Bending Moment, Archiwum Budowy Maszyn, XXXIV, 2, 143-158.
• 11. LAN S.C., HANCOCK G.J., 1983, Buckling of Thin Flat-Walled Structures by Spline Finite Strip Method, Proc. Inst. Civ. Engns., Part 1, 75, 311-323.
• 12. MURRAY N.W., 1973, Buckling of Stiffened Panels Loaded Axially and in Ben¬ding, Struct. Engineer, SI, 2, 285-301.
• 13. PLANK R.J., WITTRICK W.H., 1974a, Buckling under Combined Loading of Thin, Flat-Walled Structures by a Complexfinite Strip Method, Int. J. Num. Meth. Engng., 8, 323-339.
• 14. PLANK R.J., WITTRICK W.H., 1974b, Critical Buckling of Some Stiffened Panels in Compression, Shear, and Bending, Aeronautical Quaterly, 165-179.
• 15. PROTTE W., 1976, Zur Beulung Versteifter Kastentrager Mit Symmetrischem Trapez - Querschnitte unter Biegemomenten-, Normalkraft-, und Querkraftbe anspruchung, Tech. Mitt Krupp-Forsch, Berlin, A2, 34.
• 16. SRIDHARAN S-, GRAVES-SMITH T.R., 1981, Postbuckling Analysis with Finite Strips, J. of Engng. Mech. Div., ASCE., 107, EMS, 869-888.
• 17. STROUD W.J., GREENE W.H., ANDERSON M.S., 1989, Buckling Loads of Stiffened Panels Subjected to Combined Longitudinal Compression and Shear: Results Obtained with PASCO, EAL and STAGS Computers Programs, NASA TP-2215, January.
• 18. STURM R.G., 1947, Stability of Thin Cylindrical Shells in Torsion, Proc. Am. Soc. Civil Eng., 73, 4, 471-495.
• 19. WOLMIR A.S., 1967, Ustoichivost deformiruemykh system, Izd. "Nauka", Moskwa.