Stability and load carrying capacity of multi-cell thin-walled columns of rectangular cross-sections

• Autorzy: Królak M. , Kowal-Michalska K. , Mania R. J. , Świniarski J.

Warianty tytułu

PL

Stateczność i nośność wielokomorowych cienkościennych słupów o prostokątnych przekrojach poprzecznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper concerns theoretical, numerical and experimental analysis of the stability and ultimate load of multi-cell thin-walled columns of rectangular and square cross-sections subjected to axial compression (uniform shortening of the column). The theoretical analysis deals with the local and global stability of multi-cell orthotropic columns of a rectangular profile with rectangular cells. It has been shown that for a multi-cell column made of the same material and having the same cross-section area, the value of local buckling stress of the column walls grows rapidly with an increase of the cell number. The experiment conducted for isotropic columns has also proved a significant growth of the ultimate load with the increase of the cell number. The paper gives some conclusions which can be useful in design of thin-walled box columns.

PL

Praca poświęcona jest teoretycznej, numerycznej i doświadczalnej analizie stateczności i nośności granicznej wielokomorowych cienkościennych słupów o prostokątnych i kwadratowych przekrojach poprzecznych poddanych osiowemu ściskaniu (odpowia- dającemu równomiernemu skróceniu słupa). Rozważania teoretyczne dotyczą lokalnej i globalnej utraty stateczności wielokomorowych ortotropowych słupów o obrysie prostokątnym, z prostokątnymi komorami. Wykazano, że dla wielokomorowego słupa wykonanego z tego samego materiału i o takim samym polu przekroju poprzecznego wartości lokalnego naprężenia krytycznego ścian słupa wzrastają gwałtownie wraz ze wzrostem liczby komór. Doświadczenia przeprowadzone dla izotropowych słupów potwierdziły wzrost zarówno naprężeń krytycznych, jak i nośności badanych modeli wraz ze wzrostem komór. W pracy podano pewne wnioski, które mogą być przydatne przy projektowaniu cienkościennych słupów o przekrojach skrzynkowych.

Słowa kluczowe

EN

stability; ultimate load; thin-walled; multi-cell column

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 47 nr 2
• Strony: 435--456
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Królak M.

autor

Kowal-Michalska K.

autor

Mania R. J.

autor

Świniarski J.

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

Bibliografia

• 1. Chen W., Wierzbicki T., 2001, Relative ments of single cell, multi-cell and foam-filled thin-walled structures in energy absorption, Thin-Walled Structures, 39, 287-306
• 2. Grądzki R., Kowal-Michalska K., 1985, Elastic and elasto-platic buckling of thin-walled columns subjected to uniform compression, Thin-Walled Structures Journal, 3, 93-108
• 3. Kim H.S., 2002, New extruded multi-cell aluminum profile for maximum crash energy and weight efficiency, Thin-Walled Structures, 40, 311-328
• 4. Kołakowski Z., Kowal-Michalska K., 1999, Selected Problems of Instability in Composite Structures, Technical University of Lodz, Łódź, Poland
• 5. Królak M., Kowal-Michalska K., 2004a, Stability and load-carrying capacity of multi-cell columns subjected to compression, Proc. of IV Coupled Instabilities in Metal Structures, CIMS 2004, Pignatario M. (Edit.), Rome, 213-222
• 6. Królak M., Kowal-Michalska K., 2004b, Stability and ultimate load of multi-cell orthotropic columns subjected to compression, Proc. of the 8-th SSTA Conference, Jurata, Poland, 235-239
• 7. Królak M., Kowal-Michalska K., Mania R., Świniarski J., 2006, Badania doświadczalne stateczności i nośności modeli cienkościennych słupów wielokomorowych poddanych równomiernemu ściskaniu, Materiały XXII Sympozjum Mechaniki Eksperymentalnej Ciała Stałego, Jachranka, 297-302
• 8. Królak M., Kowal-Michalska K., Świniarski J., 2007, Stateczność i nośnośc cienkościennych słupów wielokomorowych równomiernie ściskanych, Materiały XX Konferencji Problemy Rozwoju Maszyn Roboczych, Zakopane
• 9. Maquoi R., Massonet Ch., 1971, Nonlinear theory of post-buckling resistance of large stiffened box girders, IABSE Publications, 31, 11, 91-140
• 10. Massonet Ch., Maquoi R., 1973, New theory and tests on the ultimate strength of stiffened box girders, Proc. Int. Confer. on Steel Box Girders Bridges, The Inst. of Civil Engrs, Loudres
• 11. Volmir S.A., 1968, Stability of Deforming Systems, Science Moscow [in Russian]