Elastic buckling of vertical cantilevered cylinders

• Autorzy: Błachut J.

Warianty tytułu

PL

Sprężyste wyboczenie powłoki walcowej poprzeczną siłą ścinającą

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper details numerical and experimental study on elastic buckling of cylindrical shells caused by external pressure, a horizontal edge force and combined action of both. The following three geometries of vertical cylinders are considered: (i) circular cylinders, (ii) concentric circular cylinders, and (iii) cylinders with elliptical cross-section. In total, test results on nineteen shells are given. The experimental data is benchmarked against the FE predictions of buckling loads. Good agreement has been obtained between the experimental results and numerical predictions for all tested shells except for buckling of the concentric cylinders loaded by the horizontal edge force. Possible reasons for discrepancies are discussed. The paper offers insight into buckling performance of vertical cylinders subjected to combined loading, and in the case of concentric cylinders, into the interaction between the inner and outer shells. Some of the interaction features, not immediately obvious, are discussed.

PL

Praca przedstawia wyniki obliczeń numerycznych oraz wyniki doświadczalne dotyczące sprężystego wyboczenia powłok walcowych poddanych: (i) działaniu ciśnienia zewnętrznego, (ii) działaniu skupionej siły poprzecznej przyłożonej do końca powłoki, (iii) równoczesnym działaniu obydwu obciążeń. Przedmiotem pracy są natępujące trzy konfiguracje geometryczne: (i) pojedyncza pionowa powłoka walcowa, (ii) układ dwóch pionowych i współosiowych powłok walcowych, (iii) pionowa powłoka walcowa o przekroju eliptycznym. Testy wykonano na 19 powłokach. Otrzymane wyniki doświadczalne porównano z wynikami obliczeń numerycznych. Dobrą zgodność wyni- ków doświadczalnych i teoretycznych otrzymano w przypadku wszystkich konfiguracji z wyjątkiem powłok współosiowych. Praca analizuje zachowanie się pionowych powłok walcowych w warunkach utraty stateczności, a w przypadku powłok współosiowych zajmuje się interakcją pomiędzy wewnętrznym i zewnętrzym walcem. Podano szczegółową analizę wzajemnej interakcji tych powłok.

Słowa kluczowe

EN

combined stability; shear load; external pressure; concentric cylinders; elliptic cylinder

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 46 nr 4
• Strony: 741--761
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Błachut J.

• The University of Liverpool, Mechanical Engineering, Liverpool, U.K.,

Bibliografia

• 1. Athiannan K., Palaninathan R., 2004, Buckling of cylindrical shells under transverse shear, Thin-Walled Structures, 42, 1307-1328
• 2. Błachut J., Jaiswal O.R., 2008, Numerical and experimental study into behaviour of cylinders under edge shear force and external pressure, In: Proc. of The Ninth Intl Conf. on Computational Structures Technology, B.H.V. Topping (Edit.), Athens, Greece
• 3. Błachut J., Magnucki K., 2008, Strength, stability and optimization of pressure vessels – review of selected problems, Applied Mechanics Reviews, Transactions of the ASME (in print)
• 4. Bushnell D., 1971, Stress, buckling and vibration of prismatic shells, AIAAJ., 9, 10, 2004-2013
• 5. Galletly G.D., Błachut J., 1985, Plastic buckling of short vertical cylindrical shells subjected to horizontal edge shear loads, J. of Pressure Vessel Technology, Transactions of the ASME, 107, 101-106
• 6. Gettel M., Schneider W., 2007, Buckling strength of cantilevered cylindrical shells subjected to transverse load using Eurocode 3, J. Constructional Steel Res., 63, 1467-1478
• 7. Hibbitt, Karlsson and Sorensen Inc., 2004, ABAQUS standard user’s manual, Version 6.4, Pawtucket, Providence, RI 02860-4847, USA
• 8. Lu S.Y., 1965, Buckling of cantilever cylindrical shell with a transverse end load, AIAA J., 3, 2350-2351
• 9. Marlowe M.B., Brogan F.A., 1971, Collapse of elliptic cylinders under uniform external pressure, AIAA J., 9, 11, 2264-2266
• 10. Ory H., Reimerdes H.-G., Gómes Garcia J., 1998, The design of shells and tanks in the aerospace industry: some practical aspects, Progress in Structural Eng. and Materials, 1, 4, 404-414
• 11. Rotter J.M., 1998, Metal silos, Progress in Structural Eng. and Materials, 1, 4, 428-435
• 12. Schroeder P., 1972, Uber die Stabilitat der Querkraftbelasteten dunnwandigen Kreiszylinderschale, ZAMM, 52, T145-T148
• 13. Singer J., Arbocz J., Weller T., 2002, Buckling Experiments: Experimental Methods in Buckling of Thin-Walled Structures, John Wiley & Sons Inc., New York
• 14. Yamaki N., 1984, Elastic Stability of Circular Cylindrical Shells, North-Holland series in Applied Mathematics and Mechanics, Amsterdam
• 15. Yao J.C., Jenkins W.C., 1970, Buckling of elliptic cylinders under normal pressure, AIAA J., 8, 1, 22-27