Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Praktyczne aspekty wymiarowania ściskanych pasów dźwigarów kratowych sztywno połączonych ze słupami wg PN-EN 1993-1-1 na przykładzie hali dwunawowej

Drzazga Marek

Przegląd Budowlany

|

2024

|

R. 95, nr 3

44--49

PL

Norma PN-EN 1993-1-1 daje możliwość sprawdzania nośności granicznej (ULS) stalowych elementów ściskanych na kilka sposobów. W artykule przedstawiono praktyczne podejścia do wymiarowania ściskanych pasów kratownic z uwzględnieniem stateczności z płaszczyzny układu. Przeanalizowano rzeczywistą kratownicę dachową konstrukcji stalowej w hali dwunawowej, z pośrednimi stężeniami sztywnymi. Wykonano analizę porównawczą metod klasycznych i bardziej zaawansowanych z uwzględnieniem ograniczeń danych metod oraz oceną ich pracochłonności i korzyści przy projektowaniu ściskanych pasów kratownic sztywno połączonych ze słupami. Opisane zaawansowane metody obliczeń pozwalają uwzględnić różne realne konfiguracje wstępnie zdeformowanej konstrukcji, prowadząc do optymalnego projektowania konstrukcji obiektów halowych lub umożliwiają szukanie zapasów nośności konstrukcji przy zmianie wielkości lub układu obciążeń.

EN

The PN-EN 1993-1-1 standard provides possibility to check ultimate limit states (ULS) of compressed steel elements in several ways. This paper describes practical approaches to design compressed truss chords taking into account out-of-plane stability. The real roof truss of a steel structure in the two-aisle hall with intermediate rigid braces was analyzed. A comparative analysis of classic and more advanced method was performed taking into account the limitations of the given methods and the assessment of their labor consumption and benefits when designing compressed truss chords rigidly connected to columns. The advanced calculation methods make it possible to take into account various real configurations of a pre-deformed structure, leading to optimal design of hall structures or enabling the search for reserves of the structure’s load-bearing capacity when changing the value or arrangement of loads.

2

Temperature Effect on Buckling Properties of Thin-Walled Composite Profile Subjected to Axial Compression

Falkowicz Katarzyna, Kuciej Michał, Święch Łukasz

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2024

|

Vol. 18, no 3

305--313

EN

This study investigates the influence of temperature variations on the buckling properties of thin-walled omega-profiles fabricated from carbon-epoxy composite materials. Utilizing a MTS testing machine, compression tests were conducted on these profiles at temperatures ranging from -20°C to 80°C, in 20°C increments. The primary objective was to assess how temperature fluctuations impact the buckling load and load-bearing capacity of these composite profiles under axial compression. The experimental setup allowed for precise measurement of load-displacement and load-deflection characteristics, and the critical load at which buckling initiation occurred. Observations revealed that the buckling resistance of the profiles exhibited a complex dependence on temperature. At lower temperatures, the composite material demonstrated enhanced stiffness and strength, marginally increasing buckling resistance. Conversely, at elevated temperatures, a noticeable degradation in mechanical properties was observed, leading to a reduced buckling load and altered failure modes. To complement the experimental findings, a comprehensive finite element (FE) analysis was conducted for sample in room temperature. The FE model, developed to replicate the experimental conditions closely, employed an eigenvalue-based approach to predict the buckling initiation and progression accurately. The presented results are the results of only preliminary tests and they will be expand about more samples number as well as to determine material properties for various temperatures.

3

Stability of Thin-Walled Composite Structures with Closed Sections Under Compression

Rosłaniec Kuba, Różyło Patryk

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2024

|

Vol. 18, no 3

188--199

EN

The purpose of the research was to analyze the experimental-numerical influence of the type of cross-section on the stability of thin-walled composite columns with closed (rectangular) cross-sections. The subject of the investigation was thin-walled composite structures made of CFRP composite (carbon fiber reinforced polimer), characterized by a closed rectangular cross-section shape of the profile and a identical ply configuration. In this study, experimental and numerical investigations of axially compressed columns were performed to determine the values of buckling loads and buckling forms. Experimental investigations were performed using a universal testing machine with an optical deformation measurement system. In parallel with the experimental tests, numerical simulations were made using the FEM (Finite Element Method). The numerical studies conducted using dedicated numerical models and the experimental studies made it possible to carry out a thorough analysis of the impact of the cross-sectional shape on the buckling phenomenon of the structure. The novelty of the present paper is the use of interdisciplinary testing methods to compare the effect of cross-sectional geometry on the stability of thin-walled composite columns.

4

Prediction of Buckling Behaviour of Composite Plate Element Using Artificial Neural Networks

Falkowicz Katarzyna, Kulisz Monika

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2024

|

Vol. 18, no 1

231--243

EN

This article presents the use of Artificial Neural Networks (ANNs) to analysis of the composite plate elements with cut-outs which can work as a spring element. The analysis were based on results from numerical approach. ANNs models have been developed utilizing the obtained numerical data to predict the composite plate’s flexural-torsional form of buckling as natural form for different cut-outs and angels configurations. The ANNs models were trained and tested using a large dataset, and their accuracy is evaluated using various statistical measures. The developed ANNs models demonstrated high accuracy in predicting the critical force and buckling form of thin-walled plates with different cut-out and fiber angels configurations under compression. The combination of numerical analyses with ANNs models provides a practical and efficient solution for evaluating the stability behaviour of composite plates with cut-outs, which can be useful for design optimization and structural monitoring in engineering applications.

5

Influence of Size of Open Hole on Stability of Compressed Plate Made of Carbon Fiber Reinforced Polymer

Wysmulski Paweł, Mieczkowski Grzegorz

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2024

|

Vol. 18, no 2

238--247

EN

This manuscript concerns the investigation of the influence of the open hole on stability of the compression plate made of carbon-epoxy composite. Experimental tests carried out on the real plate resulted in a postcritical path from which the critical load value was determined using appropriate approximation method. In parallel, an independent study was carried out based on a numerical analysis using the finite element method (FEM). Investigations were conducted in terms of a linear eigenproblem analysis, from which the value of the bifurcation load was determined for the FEM model of the plate. Its values resulting from the numerical analyses were validated against the experimental results, thus confirming the adequacy of the designed FEM model of the plate. The paper shows that the incremental increase of the hole in the plate monotonically influences the decrease in the critical load of the plate. The largest decrease was observed for the specimen with the largest hole analysed and was 13.5% compared to a plate without a hole. The newness of the paper is the application of interdisciplinary investigation methods to describe the influence of the open hole compression (OHC) on the stability of composite plates. ABAQUS® was used as the tool with which the numerical analyses were realised.

6

Second-order effects in horizontally loaded reinforced concrete columns

Pędziwiatr Janusz, Musiał Michał

Studia Geotechnica et Mechanica

|

2023

|

Vol. 45, nr 4

417--429

EN

This paper deals with the second-order effects in horizontally loaded reinforced concrete columns. The current standard approach according to Eurocode 2 is the starting point for the considerations. Simplified methods that take into account the secondary effects, that is, the nominal stiffness method and the nominal curvature method, and their limitations are discussed. Most attention is devoted to the general method. As only general guidelines for this method can be found in the literature on the subject, the author presents his own original approach to calculations done using this method. Exemplary analyses for the corbel columns of high bay racked warehouses are made. Columns of different lengths are analyzed. The calculations show the overestimates introduced by the simplified methods and the benefits stemming from the use of the general method, especially in the case of quite slender columns.

7

Calculation of second-order effects in columns - applications and examples

Pędziwiatr Janusz, Musiał Michał

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 1

271--286

EN

Standard PN-EN 1992-1-1 for designing reinforced concrete structures gives a major priority to the issues relating to second-order effects, but presents in detail only two approximate calculation methods: the nominal stiffness method and the nominal curvature method. As regards the general method, only certain requirements and suggestions are provided. In typical situations, when the appropriate assumptions are satisfied, the approximate methods yield satisfactory results. However, in engineering practice one can come across several cases (e.g. very tall columns, columns with a cantilever for a gantry girder, and floor joists) in which the approximate methods will prove unreliable. This paper presents and discusses a procedural algorithm for analysing second-order effects using the general method. The algorithm is employed to perform exemplary calculations and their results are compared with the results yielded by the approximate methods commonly used by engineers. Moreover, areas in which the approximate methods can be unreliable are indicated. The analyses have confirmed the significant advantage of the general method over the approximate methods. Therefore it is worth popularizing this method, the more so that its calculation procedures can be to a large extent automated and dedicated computer programs can be developed.

PL

W aktualnej normie do projektowania konstrukcji żelbetowych PN-EN 1992-1-1 problemom związanym z efektami drugiego rzędu nadano znaczącą rangę, ale ograniczono się do szczegółowego omówienia jedynie dwóch przybliżonych metod obliczeniowych - nominalnej sztywności i nominalnej krzywizny. W odniesieniu do metody ogólnej przedstawiono jedynie pewne wymagania i sugestie. W typowych sytuacjach, gdy spełnione są odpowiednie założenia, metody przybliżone dają zadawalające rezultaty. W praktyce inżynierskiej można jednak napotkać szereg przypadków, w których metody przybliżone będą zawodne - np. bardzo wysokie słupy i słupy ze wspornikami pod belki podsuwnicowe lub belki stropowe. W artykule przedstawiono i omówiono algorytm postępowania dla analizy problemu metodą ogólną. Według tego algorytmu wykonano przykładowe obliczenia a ich rezultaty porównano z rezultatami uzyskanymi z wykorzystaniem powszechnie stosowanych przez inżynierów metod przybliżonych. Wskazano ponadto obszary, w których metody przybliżone mogą zawodzić. Przeprowadzone analizy potwierdziły istotną przewagę metody ogólnej nad przybliżonymi. Warto ją propagować, tym bardziej że można jej procedury obliczeniowe zautomatyzować i opracować programy komputerowe.

8

Stability of the thin-walled angle column made of bio-laminate versus glass-laminate under axial compression – numerical study

Gawryluk Jarosław

Archive of Mechanical Engineering

|

2023

|

LXX, nr 1

43--61

EN

The aim of this study was to determine how the change of glass laminate fibres to flax fibres will affect the stability of thin-walled angle columns. Numerical analyses were conducted by the finite element method. Short L-shaped columns with different configurations of reinforcing fibres and geometric parameters were tested. The axially compressed structures were simply supported on both ends. The lowest two bifurcation loads and their corresponding eigenmodes were determined. Several configurations of unidirectional fibre arrangement were tested. Moreover, the influence of a flange width change by ±100% and a column length change by ±33% on the bifurcation load of the compressed structure was determined. It was found that glass laminate could be successfully replaced with a bio-laminate with flax fibres. Similar results were obtained for both materials. For the same configuration of fibre arrangement, the flax laminate showed a lower sensitivity to the change in flange width than the glass material. However, the flax laminate column showed a greater sensitivity to changes in length than the glass laminate one. In a follow-up study, selected configurations will be tested experimentally.

9

Buckling of Compressed Thin-Walled Composite Structures with Closed Sections

Różyło Patryk, Rosłaniec Kuba, Kuciej Michał

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2023

|

Vol. 17, no 6

63--72

EN

The subject of the study was thin-walled composite structures, which were made of carbon-epoxy composite. The structures were characterized by a closed square cross-sectional shape. In the research paper, stability tests of axially compressed thin-walled composite structures were carried out in order to determine the critical state of the structures. Experimental tests were carried out on a universal testing machine, using a system for optical measurement of deformation of structures. Numerical simulations were carried out using the finite element method. The research made it possible to evaluate the work of the structure in the buckling state from a qualitative and quantitative point of view.

10

Analysis of Thin-Walled Elements, with Ribbed Stiffeners, in the State of Post-Critical Deformations

Mazurek Przemysław

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2023

|

Vol. 17, no 4

61--69

EN

The paper presents the results of research on fragments of thin-walled coverings made of aluminum alloy. The exmined structures were subjected to shear stresses leading to post-critical deformations. Three types of elements were analyzed: an element without stiffeners (the referencial one), an element with three stiffening ribs and an element with five stiffening ribs. The results of numerical analyzes and static experimental research were presented. Althought this kind of solutions is commonly used in various aircraft structures, the publications about it are usually hard to rich. The research concerning ribbed stiffeners are usually performed inside laboratories of aerospace concerns and their results are not published in the open sources. The general direction of analyses of this solution is indicated in presented study.

11

Investigations into the stability of thin-walled composite structures with top-hat cross-sections

Czajka Błażej

Acta Mechanica et Automatica

|

2023

|

Vol. 17, no. 3

311--316

EN

This paper presents a study of compressed thin-walled composite columns with an open cross-section. The tested specimens with a top-hat cross-section were made of CFRP material. Two arrangements of composite layers [0/-45/45/90]s and [90/0/90/0]s were compared. The paper focuses on the buckling phenomenon and the determination of the critical loads of the structure. It includes both numerical analyses using the finite element method (FEM) and validation on real specimens made using the autoclave technique. A comparison is made between the results obtained by both methods. The critical forces of the real specimens were determined using the P-wc3 approximation method. Both the evaluation of the buckling shape and the values of the critical forces showed a significant correlation between the experimental and numerical tests. This paper also compares the tested lay-ups.

12

Analysis of the airframe repair node

Rośkowicz Marek, Barca Iga

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2022

|

nr 3

42--48

EN

Polymer composite materials can be used both for the production of semi-monocoque structures and for the repair of aircraft airframes. Of all the elements of the semi-monocoque structure, the airframe skin is most often damaged during operation. The fragments of the skin between the frame elements of the semi-monocoque structure are considered as a thin-walled plate. The paper presents an analysis of the repair node of a metal plate subjected to uniform shear. The model of the repaired plate made in the Ansys Workbench environment was used for the analysis. The boundary conditions were defined by means of an articulated frame using the possibilities of the computing environment in the scope of, defining elements among others. The model was initially verified experimentally, assuming that it can be used to carry out a comparative analysis of two methods of repairing a damaged plate, using CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) and GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) materials. Analyzing the obtained results, it was found that the repair does not restore the original strength of the damaged structure, however, it reduces the stress of the plate material around the opening by 10%.

PL

Polimerowe materiały kompozytowe mogą być wykorzystywane zarówno do wytwarzania elementów konstrukcji półskorupowych jak i do napraw już eksploatowanych metalowych płatowców statków powietrznych. Spośród wszystkich elementów konstrukcji półskorupowej, pokrycie płatowca ulega najczęściej uszkodzeniom eksploatacyjnym. Fragmenty pokrycia pomiędzy elementami szkieletu konstrukcji półskorupowej rozpatruje się jako płytę cienkościenną. W pracy przeprowadzono analizę węzła naprawczego metalowej płyty poddanej równomiernemu ścinaniu. Do analizy wykorzystano model naprawianej płyty wykonanej w środowisku Ansys Workbench. Warunki brzegowe zdefiniowano za pomocą przegubowej ramki wykorzystując możliwości środowiska obliczeniowego w zakresie m.in. definiowania kontaktów. Model wstępnie zweryfikowano eksperymentalnie, przyjmując założenie, że może być wykorzystywany do przeprowadzenia analizy porównawczej dwóch metod naprawy uszkodzonej płyty, z wykorzystaniem materiałów CFRP (Carbon Fibre Reinforced Plastic) oraz GFRP (Glass Fibre Reinforced Plastic). Analizując otrzymane wyniki stwierdzono, że naprawa nie przywraca pierwotnej wytrzymałości uszkodzonej struktury, jednakże zmniejsza wytężenie materiału płyty wokół otworu o 10%.

13

Free vibration and buckling analysis of composite laminated shells using the refined zigzag theory

Zhang Haibo, Gao Yihang, He Dan, Yang Wanli

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2022

|

Vol. 60 nr 3

435--448

EN

In this study, a new composite laminated shell model is proposed for free vibration and stability analysis based on the refined zigzag theory (RZT). In contrast to the published shell models based on the first-order shear deformation theory (FSDT), piecewise-linear zigzag functions are utilized to provide a more realistic representation of deformation states of a transverse shear-flexible shell. In the present formulation, the governing equations and boundary conditions of composite laminated shells are established by d’Alembert’s principle to obtain natural frequencies and critical buckling loadings. In order to evaluate the effectiveness and performance of the present new model for composite laminated shells, examples of free vibration and buckling analysis are carried out for cylindrical and spherical shells involving different lamination schemes and design parameters. The results are compared with the three dimensional (3D) exact, first-order and some high-order solutions in the literature. Numerical results show that the present model not only has high accuracy but also has superior computational efficiency in comparison with high-order models, such that it may show a great potential in engineering applications.

14

Numerical analysis on axial capacity of steel built-up battened columns

Pieczka Paweł, Iwicki Piotr

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 2

665--677

EN

This paper deals with the numerical analysis aimed at study the bearing capacity of pinended steel built-up columns under axial compression. Finite element (FE) models were performed for the columns presented in the literature. The main problem discussed in the article is the shape and magnitude of geometric imperfections introduced into the numerical FE model, necessary to obtain the load capacity consistent with the experimental strength tests. Three types of numerical analysis that can be used in Abaqus program to calculate the load bearing capacity have been described. The imperfections possible to introduce for built-up columns were presented and an equivalent imperfection corresponding to both imperfections recommended by Eurocode 3 (global of the entire column and local of the chord) for built-up members was proposed. The results of the geometrically and materially nonlinear static analysis were compared with the calculations according to the code procedures (Eurocode 3 and PN-B-03200:1990) and the results of experimental tests.

PL

Artykuł dotyczy analiz numerycznych mających na celu zbadanie nośności stalowych słupów złożonych z przewiązkami poddanych ściskaniu osiowemu. Dla słupów znanych z literatury wykonano modele numeryczne w programie Abaqus. Przedstawiono sposób modelowania połączenia między przewiązką a gałęzią słupa (zakładając, że ze względu na sprężenie śruby połączenie jest sztywne). Głównym problemem poruszanym w artykule są wprowadzone do modelu imperfekcje geometryczne, niezbędne do uzyskania nośności zgodnej z badaniami wytrzymałościowymi. Opisano trzy rodzaje analiz numerycznych możliwych do wykorzystania w programie Abaqus do obliczenia nośności słupa, a następnie przedstawiono najkorzystniejszą z nich (ze względu na szybkość wykonywania obliczeń). Zaprezentowane zostały imperfekcje możliwe do wprowadzenia do modeli słupów złożonych oraz zaproponowano zastępczą łukową imperfekcję odpowiadającą obu imperfekcjom zalecanym przez Eurokod 3 dla słupów złożonych (globalna całego słupa oraz lokalna gałęzi). Obliczone zostały nośności dla dziewięciu typów słupów zgodnie z procedurami normowymi dla słupów złożonych (Eurokod 3 i PN-B-03200:1990), metoda zaproponowana w artykule [16] (obliczenie nośności na wyboczenie dla całego słupa zgodnie z procedurą EC3 dla elementów jednorodnych) oraz za pomocą geometrycznie i materiałowo nieliniowych analiz statycznych. Otrzymane wyniki porównano z wynikami z testów wytrzymałościowych znanych z literatury. Podjęto próbę określenia imperfekcji koniecznych do wprowadzenia do modeli numerycznych w celu uzyskania nośności zbliżonych do tych uzyskanych z badań wytrzymałościowych.

15

Compression behaviour of BFRP bars

Urbański Marek, Protchenko Kostiantyn

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 3

257--271

EN

The durability of building structures reinforced by steel is one of the main concerns in civil engineering. Currently, research in the field is focused on the possibility of replacing steel with relatively corrosion-resistant reinforcement, such as BFRP (Basalt Fiber Reinforced Polymers) bars. The behaviour of BFRP bars during compression has not yet been determined. The experimental results pertaining to BFRP bars subjected to compression were presented and discussed in the paper. The research program involved the preparation of 45 BFRP samples with varying unbraced length and nominal diameter of 8 mm that were subjected to compression. For samples with the unbraced length of up to 85 mm, the destruction was caused by crushing. The bars with the unbraced length greater than 120 mm were destroyed as a result of global buckling of the bar and subsequent fiber kinking. Based on the relationship between the buckling load strength - unbraced length, the optimal unbraced length of BFRP bar was determined, for which buckling load strength reaches its maximum value. The buckling load strength decreased, as the unbraced length increased. The values of modulus of elasticity under compression for variable unbraced lengths were slightly different for the samples, and were similar to the modulus of elasticity obtained at the tensile testing. The relationship between the buckling load strength and the unbraced length of BFRP bars was determined. This may contribute to the optimization of the transverse reinforcement spacing in compressed elements and to the development of standard provisions in the area of elements reinforced with FRP bars being subjected to compression.

PL

Obecnie niezwykle dynamicznie rozwija się zastosowanie materiałów kompozytowych o wysokich parametrach użytkowych takich jak pręty BFRP (Basalt Fiber Reinforced Polymers) jako zamiennika tradycyjnego zbrojenia stalowego w budownictwie. W artykule przedstawiono ocenę wytrzymałości na obciążenie wyboczeniowe prętów BFRP, co umożliwia ich wykorzystanie, jako zbrojenia w betonowych elementach ściskanych (słupy) oraz w strefie ściskanej elementów zginanych (np. belki i płyty). W porównaniu ze zbrojeniem stalowym, pręty BFRP mają kilka istotnych zalet. Są to między innymi mały ciężar, wysoka wytrzymałość na rozciąganie, odporność na korozję, przezroczystość na pola magnetyczne. Natomiast w porównaniu do najbardziej rozpowszechnionych prętów GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymers) wykazują zdecydowanie większą odporność na alkalia i kwasy. Włókna bazaltowe nie reagują toksycznie z powietrzem, wodą ani innymi chemikaliami, które mogą być niebezpieczne dla ludzi lub mogą zanieczyścić środowisko. Ponadto włókna bazaltowe nie są rakotwórcze. W trakcie recyklingu włókna przekształcają się w czarny proszek, który można łatwo usunąć z komory spalania i można go wykorzystać jako wypełniacz do różnych zastosowań. Przeprowadzono jakościową i półilościową analizę składu pierwiastkowego przy użyciu spektrometru dyspersji energii wtórnego promieniowania X (EDS) które dostarczyły istotne informacje dotyczące składu prętów BFRP. We włóknach bazaltowych stwierdzono, obecność dominujących związków SiO2 i Al2O3, które występują także we włóknach szklanych. Ponadto odnotowano obecność związków żelaza Fe2O3 i FeO mających wpływ na fizyko-mechaniczne właściwości włókien bazaltowych, takich jak gęstość (2,73 g/cm3 dla włókien bazaltowych, w porównaniu do 2,54 g/cm3 dla włókien szklanych typu E), kolor (od brązowego do matowo zielonego, w zależności od zawartości FeO), a także mniejsze przewodnictwo cieplne i lepsza stabilność temperaturowa w porównaniu z włóknami szklanymi. Ustalono w badaniu metodą BSE konfigurację oraz niewielki rozrzut w średnicach włókien bazaltowych wchodzących w skład pręta BFRP. Zachowanie prętów BFRP podczas ściskania dotychczas nie zostało określone. W programie badawczym zbadano 45 próbek BFRP o nominalnej średnicy 8 mm ze względu na ściskanie o zróżnicowanej długości niezakotwionej. Dla próbek o długości niezakotwionej do 85 mm zniszczenie następowało przez zgniatanie. Pręty o długości niezakotwionej większej od 120 mm ulegały zniszczeniu w wyniku globalnego wyboczenia pręta a następnie pękania włókien. Na podstawie zależności wytrzymałość na obciążenie wyboczeniowe - niezakotwiona długość pręta ustalono optymalną długość niezakotwioną pręta BFRP, dla której wytrzymałość na obciążenie wyboczeniowe osiąga największą wartość. Wraz ze wzrostem długości niezakotwionej wytrzymałość na obciążenie wyboczeniowe ulegała zmniejszeniu. Moduł sprężystości przy ściskaniu dla zmiennych długości niezakotwionych próbek nieznacznie się różnił, a jego wartość zbliżona była do modułu sprężystości przy rozciąganiu. Określono zależność między wytrzymałością na obciążenie wyboczeniowe a długością niezakotwioną prętów BFRP, co przyczyni się do optymalizacji rozstawu zbrojenia poprzecznego w elementach ściskanych oraz do opracowania przepisów normowych w obszarze elementów ze zbrojeniem ściskanym.

16

Buckling of bipolarly prestressed closely-spaced built-up member

Siedlecka Monika

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 3

23--35

EN

The study analysed a bisymmetric closely-spaced built-up member, pin-supported at both ends. It was bipolarly pre-stressed with a displacement (BPCSBM), and loaded with an axial compressive force. Maximum internal gap between the chords was assumed in the section, in which during the stability failure in a classic closely-spaced member, the largest lateral displacements between nodes would potentially occur. As regards the BPCSBM chosen for analysis, the issues of the buckling resistance in the presence of compressive axial load were solved using the energy method, in which the functional minimisation was performed in accordance with the Rayleigh-Ritz algorithm. The problem of BPCSBM stability was also solved using FEM. A spatial shell model was developed. The stability analysis was performed. The analysis resulted in obtaining the buckling load and the member buckling modes. A general conclusion was formulated based on the results obtained: bipolar pre-stressing leads to an increase in buckling resistance of closely-spaced members.

PL

W pracy analizowano obustronnie przegubowo podparty bisymetryczny pręt bliskogałęziowy bipolarnie sprężony przemieszczeniami obciążony osiową siłą ściskającą. Bipolarne sprężenie polega na wprowadzeniu trwałego, symetrycznego, kontrolowanego przemieszczenia gałęzi ściskanego pręta bliskogałęziowego względem siebie. Maksymalne rozchylenie gałęzi w świetle przewidziano w przekroju, w którym przy utracie stateczności klasycznego pręta bliskogałęziowego potencjalnie wystąpiłyby największe przemieszczenia miedzy węzłami. Bipolarnie sprężony pręt bliskogałęziowy (PBSB) jest zatem prętem bliskogałęziowym o prostej osi i gałęziach zakrzywionych w strefie sprężenia (L2), powstałym w wyniku wprowadzenia samozrównoważonego układu naprężeń wstępnych w elemencie. Dla wytypowanego do analiz PBSB zagadnienie nośności krytycznej pod ściskającym obciążeniem osiowym rozwiązano przy zastosowaniu metody energetycznej z minimalizacją funkcjonału według Rayleigha-Ritza. Przy budowie funkcjonału energii potencjalnej ustroju sztywność postaciowa PBSB w strefie sprężenia została opisana wzorem na sztywność postaciową dwuzbieżnych liniowo prętów dwugałęziowych, zmodyfikowanym o amplifikacje przemieszczeń i wskaźnik imperfekcji wstępnie wygiętego pręta ściskanego. Zaproponowano przyjęcie funkcji 𝑦(𝑥) aproksymującej linię ugięcia w postaci szeregu spełniającego warunki brzegowe rozpatrywanego pręta.

17

Acoustic Response of an Isotropic Beam Under Axially Variable Loads Using Ritz and Rayleigh Integral Methods

Balireddy Somi Naidu, Pitchaimani Jeyaraj, Mailan Chinnapandi Lenin Babu, Chintapalli V.S.N. Reddi

Archives of Acoustics

|

2022

|

Vol. 47, No. 1

97--112

EN

Vibro-acoustic response of an isotropic beam under the action of variable axial loads (VALs), is presented in the study. Effects of six different types of VALs and three types of end conditions on buckling, free vibration and sound radiation characteristics are investigated. Static buckling and free vibration behaviours using shear and normal deformable theorem and Ritz method. However, the forced vibration response is evaluated using modal superposition method and the acoustic radiation characteristics are obtained using Rayleigh integral. The nature of variation of VALs and end conditions are influencing buckling and free vibration characteristics remarkably. Results indicate that the acoustic response is highly sensitive to the nature of VAL and intensity of the VAL. In general, sound power at resonance decreases when the magnitude of VAL is increased.

18

The Influence of Composite Lay-Up on the Stability of a Structure with Closed Section

Różyło Patryk, Dębski Hubert

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2022

|

Vol. 16, no 1

260--265

EN

This paper presents a study on the stability of a composite structure with a closed section. The research was carried out solely based on numerical simulations using the finite element method. ABAQUS software was used to conduct numerical simulations, which allowed to determine the values of critical loads, as well as the corresponding forms of buckling. As part of the research, the influence of composite material arrangement of layers on the stability of the structure was analyzed. The study was conducted on a composite material, which is a carbon-epoxy composite (CFRP). The obtained research results will be verified in subsequent studies by the results of experimental tests.

19

The Influence of Composite Lay-Up and the Shape of the Closed Section on the Stability of the Structure

Czajka Błażej, Różyło Patryk

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2022

|

Vol. 16, no 2

216--224

EN

Stability tests of a thin-walled composite structure with a closed section are presented in this paper. The purpose of this paper is to conduct preliminary studies in the context of numerical simulations of critical and slightly post-buckling states. The tests were conducted based only on numerical simulations by the finite element method. Numerical simulations were conducted using ABAQUS software, which allowed to determine the values of critical loads and their corresponding buckling forms. The influence of layer arrangement on the stability of the structure was studied. Carbon-epoxy laminate (CEL) was used in the tests. It is shown that there are composite lay-ups that show more than 1.3 times higher stiffness than the other cases. The paper demonstrates the dependence of the influence of the arrangement of layers on the stability of the structure, which will provide the basis for planned experimental studies (the results require experimental verification, which will be carried out in subsequent studies).

20

On the nonlocal interaction range for stability of nanobeams with nonlinear distribution of material properties

Jankowski Piotr

Acta Mechanica et Automatica

|

2022

|

Vol. 16, no. 2

151--161

EN

The present study analyses the range of nonlocal parameters’ interaction on the buckling behaviour of nanobeam. The intelligent nonhomogeneous nanobeam is modelled as a symmetric functionally graded (FG) core with porosity cause nonlinear distribution of material parameters. The orthotropic face-sheets are made of piezoelectric materials. These kinds of structures are widely used in nanoelectromechanical systems (NEMS). The nanostructure model satisfies the assumptions of Reddy third-order beam theory and higher-order nonlocal elasticity and strain gradient theory. This approach allows to predict appropriate mechanical response of the nanobeam regardless of thin or thick structure, in addition to including nano-sized effects as hardening and softening. The analysis provided in the present study focuses on differences in results for nanobeam stability obtained based on classical and nonlocal theories. The study includes the effect of diverse size-dependent parameters, nanobeams’ length-to-thickness ratio and distributions of porosity and material properties through the core thickness as well as external electro-mechanical loading. The results show a dependence of nonlocal interaction range on geometrical and material parameters of nanobeam. The investigation undertaken in the present study provides an interpretation for this phenomenon, and thus aids in increasing awareness of nanoscale structures’ mechanical behaviour.