Optimal axial tension and internal pressure stabilizing post-buckling path for cylindrical shells under torsion

• Autorzy: Krużelecki J. , Trybuła D.

Warianty tytułu

PL

Optymalne rozciąganie osiowe i ciśnienie wewnętrzne stabilizujące ścieżkę pokrytyczną dla skręcanych powłok cylindrycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The effect of stabilization of unstable post-buckling behavior of a structure usually is obtained by changing its geometry. In this paper, a possibility of stabilization of the initially unstable post-buckling path for a cylindrical shell under torsion by application of additional independent loadings acting on the structure without changing the shape and size of the shell is investigated. It occurred that axial tension improves the resistance against buckling for the cylindrical shell under torsion and can stabilize the unstable post-buckling path. On the other hand, internal pressure does not stabilize the post-buckling path but it improves the resistance of such a structure against instability.

PL

Efekt stabilizacji niestatecznego zachowania konstrukcji osiągany jest zazwyczaj przez modyfikację jej geometrii. W pracy tej badana jest możliwość stabilizacji pierwotnie niestatecznej ścieżki równowagi dla cylindrycznych powłok skręcanych bez zmiany jej geometrii i wymiarów, mianowicie przez zastosowanie niezależnych, dodatkowych obciążeń przyłożonych do konstrukcji. Okazało się, że rozciąganie osiowe poprawia odporność na wyboczenie powłoki skręcanej i może prowadzić do stabili zacji jej niestatecznej ścieżki równowagi. Natomiast dodatkowe ciśnienie wewnętrzne nie powoduje stabilizacji pokrytycznej ścieżki, ale podnosi odporność konstrukcji na utratę stateczności.

Słowa kluczowe

EN

post-buckling path; stabilization; cylindrical shell; torsion; tension; pressure

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 48 nr 3
• Strony: 645--658
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Krużelecki J.

autor

Trybuła D.

• Cracow University of Technology, Institute of Applied Mechanics, Kraków, Poland,

Bibliografia

• 1. Berskovitz A., Singer J., Weller T., 1967, Buckling of unstiffened conical shells under combined loading, Experimental Mechanics, 11, 458-467
• 2. Bochenek B., 1997, Optimisation of geometrically nonlinear structures with respect to buckling and postbuckling constraints, Engineering Optimization, 29, 401-415
• 3. Bochenek B., 2001, Problems of optimal design of structures for post-buckling behaviour, Zeszyty Naukowe Podstawowe Nauki Techniczne, 22, Politechnika Krakowska, Krakow [in Polish]
• 4. Bochenek B., Krużelecki J., 2001, A new concept of optimization for postbuckling behaviour, Engineering Optimzation, 33, 503-522
• 5. Bochenek B., Krużelecki J., 2007, Optimization of Stability of Structures. Modern Problems, WPK, Krakow [in Polish]
• 6. Cardoso J.B., Sausa L.G., Castro J.A., Valido A.J., 1997, Optimal design of nonlinear structures and mechanical systems, Engineering Optimzation, 29, 1/4, 277-291
• 7. Harris L.A., Suer H.S., Skene W.T., 1958, The effect of internal pressure on the buckling stress of thin-walled circular cylinders under combined Arial compression and torsion, J. Aeronaut. Sci., 25, 2, 142-143
• 8. Jasion P., 2009, Stability analysis of shells of revolution under pressure conditions, Thin-Walled Structures, 47, 311-317
• 9. Król M., Krużelecki J., Trybuła D., 2009, Optimal stabilization of the post-buckling path for cylindrical shells under external pressure, Engineering Optimzation, 41, 1, 59-72
• 10. Krużelecki J., Król M., 2006, Optimization of post-buckling path for cylindrical shells under external pressure, Proc. III European Conference on Computational Mechanics; Solids, Structures and Coupled Problems in Engineering (CD-ROM only)
• 11. Krużelecki J., Trybuła D., 2007. Optimal stabilization of post-buckling path for cylindrical shells under torsion, Proc. Seventh World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization, Seoul: ISSMO, 1523-1533 (CD-ROM only)
• 12. Lofblad R.P., 1959, Elastic stability of thin-walled cylinders and cones with internal pressure under axial compression, Massachusetts Institute of Technology, Technical Report, 25-29
• 13. Mathon C., Limam A., 2006, Experimantal collapse of thin cylindrical shells submitted to internal pressure and pure bending, Thin-Walled Structures, 44, 39-50
• 14. Mróz Z., Piekarski J., 1998, Sensitivity analysis and optimal design of nonlinear structures, International Journal for Numerical Methods in Engineering, 42, 7, 1231-1262
• 15. Perry C.A., G¨urdal Z., 1995, Design trends of minimum-weight bladestiffened composite panel for postbuckling response, Proc. First World Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization, Pergamon, 733-740
• 16. Pietrzak J., 1996, An alternative approach to optimization of structures prone to instability, Structural Optimization, 11, 88-94
• 17. Suasa L.G., Valido A.J., Cardoso J.B., 1999, Optimal design of elasticplastic structures with post-critical behaviour, Structural Optimization, 17, 2, 147-154
• 18. Volmir A.S., 1967, Stability of Deformable Systems, Nauka, Moskva [in Russian]
• 19. Weingarten V.I., Morgan E.J., Seide P., 1965, Elastic stability of thinwalled cylindrical and conical shells under combined internal pressure and Arial compression, AIAA Journal, 3, 6, 1118-1125
• 20. Yamaki N., 1984, Elastic Stability of Circular Cylindrical Shells, North-Holland, Amsterdam-New York-Oxford