Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Numerical-experimental analysis of the post-buckling state of a multi-segment and multi-member thin-walled structure subjected to torsion

Kopecki T.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2011

|

Vol. 49 nr 1

227-242

EN

A three-segment ten-member thin-shell structure with flat walls made of a material with an instantaneous characteristic approximated by means of an ideally elastic-plastic material model is considered. The structure material (polycarbonate) demonstrates the temporary double refraction effect in polarized light. The system is subject to twisting resulting in the state of local post-critical deformation of skin segments within the structure area. As a result of non-linear numerical analysis in the course of which conformance of equilibrium paths obtained numerically and by means of the experiment is assured, the stress field is determined taking into account the flexural and membrane state of the structure.

PL

Rozważano trzysegmentową, dziesięciopodłużnicową strukturę cienkościenną o ściankach płaskich, wykonaną z materiału o charakterystyce natychmiastowej przybliżanej modelem materiału idealnie sprężysto-plastycznego. Materiał konstrukcji (poliwęglan) wykazuje efekt dwójłomności wymuszonej w świetle spolaryzowanym. Konstrukcję poddawano skręcaniu, wskutek czego w obszarze struktury pojawiał się stan lokalnej deformacji zakrytycznej segmentów pokrycia. W wyniku nieliniowej analizy numerycznej, w trakcie której zachowywano zgodność ścieżek równowagi otrzymanych na drodze numerycznej oraz badań eksperymentalnych, wyznaczano pole naprężeń, uwzględniające stan giętny i błonowy ustroju.

2

Skręcanie nieswobodne cienkich zamkniętych profili z kompozytu

Lewiński J., Wilczyński A.

Kompozyty

|

2009

|

R. 9, nr 4

384-389

PL

Przedstawiono rozwiązanie problemu nieswobodnego skręcania cienkich, zamkniętych profili kompozytowych. Zagadnienie to, opracowane dla materiałów izotropowych, nie znalazło dostępnych rozwiązań teoretycznych dla gwałtownie rozwijających się konstrukcji kompozytowych, powodując nie zawsze uzasadnione użycie metod numerycznych. W pracy wykorzystano monografie dotyczące materiałów izotropowych, używając podanych tam rozwiązań i metod, do których kieruje się czytelnika, po czym wprowadzono opisy materiałów kompozytowych (anizotropowych). Rozwiązanie polega na wyprowadzeniu zależności analitycznych pozwalających na wyznaczenie rozkładu naprężeń stycznych i normalnych w ściankach profilu, a także kątów skręcenia z uwzględnieniem nieswobodnego spaczenia profilu. Dla uzyskania pełnego opisu problemu rozwiązano kolejno problem skręcania swobodnego, problem ścinania siłami poprzecznymi i skręcanie nieswobodne. Efektem analizy skręcania swobodnego (ze swobodnym spaczeniem profilu) jest wprowadzenie pojęcia uogólnionej współrzędnej wycinkowej, które to pojęcie ma zasadnicze znaczenie w analizie właściwego skręcania nieswobodnego. Rozwiązanie problemu ścinania prowadzi do wyznaczenia środka sił poprzecznych, wokół którego odbywa się właściwe skręcanie. Analiza skręcania nieswobodnego dała końcowe zależności analityczne opisujące problem. Uzyskane zależności różnią się od analogicznych zależności dla izotropii wielkościami charakteryzującymi materiały kompozytowe. Pracę zakończono przykładem rozwiązania.

EN

The paper presents a theoretical solution for torsion of thin, closed composite sections. Such problems, known for isotropic materials are not easily accessible for anisotropic composite structures despite quick development of these materials. This enforces use of not always justifiable laborious numeric methods. Constrained torsion problems and solutions were posed and developed to a great extent in the Soviet Union, starting at the begining of the thirties in the previous century and greatly, without the use of computers and applied mostly by the military aviation industry during the World War II. The presented solution is an exact extension of the known results, to which the reader is directed, to the case of anisotropic polymeric composites, using methods of description presented in several monographs, two of which can be found in the literature list. The solution is based on formulation of analytical relations, allowing for determination of normal and shear stress distributions in the wall of the tube and the angle of torsion, taking into account the warp of the profile. To obtain the full solution the problems of pure torsion, shear by transverse forces and finally the constrained torsion had to be investigated. Analysis of free torsion (with unrestricted warp possibility) led to introduction of a new quantity - the sectorial coordinate, a convenient area description in the cases of constrained torsion, replacing the possible use of higher order moments of inertia. Solution of the shear problem gave coordinates of the axis of rotation of the profile, while the case of constrained torsion allowed for calculation of normal stresses, not existing in pure torsion. Results for composite structures differ from isotropic cases only by the influence of anisotropic elasticity constants and use these values in weighted averages describing material properties. The proposed theory is used in an exemplary solution of an engineering problem, showing the straight applicability in simple cases.

3

Coupling experiment and numerical analysis in the study of post-buckling response of thin-walled structures

Kopecki T.

Archive of Mechanical Engineering

|

2008

|

Vol. LV, nr 4

331-356

EN

The paper presents the methodology that makes it possible to evaluate computational model and introduce current corrections to it. The methodology ensures proper interpretation of nonlinear results of numerical analyses of thin-walled structures. The suggested methodology is based on carrying out, in parallel to nonlinear numerical analysis, experimental research on some selected crucial zones of load-carrying structures. Attention is drawn to the determinants concerning the performance of an adequate experiment. The author points out on indicating the role of model tests as a fast and economically justified research instruments practicable when designing thin-walled load-carrying structures. The presented considerations are illustrated by an example of a structure whose geometrical complexity and ranges of deformation are characteristic for modern solutions applied in the load-carrying structures of airframes. As the representative example, one selected the area of the load-carrying structure that contains an extensive cut-out, in which the highest levels and stress gradients occur in the conditions of torsion evoking the post-buckling states within the permissible loads. The stress distributions within these ranges of deformations were used as the basis for determining the fatigue life of the structure.

PL

W pracy przedstawiono metodykę umożliwiającą dokonywanie oceny modelu obliczeniowego oraz jego bieżących korekt, zapewniającą poprawną interpretację wyników nieliniowych analiz numerycznych ustrojów cienkościennych. Proponowana metodyka opiera się na prowadzeniu, równolegle z nieliniową analizą numeryczną, badań doświadczalnych wybranych, newralgicznych elementów struktur nośnych. Zwrócono uwagę na uwarunkowania dotyczące przeprowadzania adekwatnego eksperymentu, wskazując na rolę badań modelowych, jako szybkiego i ekonomicznie uzasadnionego narzędzia badawczego możliwego do stosowania w trakcie projektowania cienkościennych ustrojów nośnych. Przedstawione rozważania zilustrowano na przykładzie konstrukcji o stopniu złożoności geometrycznej i zakresach deformacji, charakterystycznych dla współczesnych rozwiązań stosowanych w ustrojach nośnych płatowców. Jako reprezentatywny przykład wybrano strefę struktury nośnej zawierającą obszerny wykrój, w której najwyższe poziomy i gradienty naprężeń pojawiają się w warunkach skręcania wywołującego stany deformacji zakrytycznej w zakresie obciążeń dopuszczalnych. Rozkłady naprężeń w tych zakresach deformacji stają się podstawą wyznaczania trwałości zmęczeniowej ustroju.

4

Thermal stresses from one-sided heating of asymmetric composite span

Karlikowski J.

Archives of Civil Engineering

|

2005

|

Vol. 51, nr 4

609-628

EN

The aim of this paper is to determine thermal stresses in a span of a railway bridge of steel-concrete composite structure. It is a simple-supported span with two main girders. One of the steel girders is heated considerably, that leads to elongation, bending and torsion of the entire span as well as formation of normal thermal normal stresses. This article presents a solution to this problem for a temperature distribution in the section of the heated girder as shown in Fig. 2b. It has been assumed that the temperature distribution does not change along the span length. The span has been treated as a thin-walled bar with asymmetric non-deformable open section. A general formula for normal thermal stresses has been developed (2.5)2 as well as relationships presenting geometrical thermal characteristics of the section (5.10). Function Beta(x) characterizing the torsional stress distribution along the span length has been determined and an analytical program has been developed. An example of analytical results also has been included in this article. The model of a thin-walled bar leads to a thermal stress distribution in the slab which differs considerably from the stress distribution from the model of a plane beam, which is commonly used for analysis. Including torsion in the analysis has a significant impact on the thermal stress distribution in the cross-section of the span. It also causes the stresses to change along the length of the span, despite the uniform temperature distribution in all cross-sections.

PL

Przedmiotem artykułu jest określenie naprężeń termicznych w przęśle mostu kolejowego o konstrukcji zespolonej typu stal-beton. Jest to przęsło swobodnie podparte o dwóch dźwigarach głównych. Jeden dźwigar stalowy został silnie ogrzany. Powoduje to wydłużenie, zginanie i skręcanie całego przęsła oraz powstanie termicznych naprężeń normalnych. W artykule rozwiązano ten problem przy rozkładzie temperatury w przekroju ogrzanego dźwigara pokazanym na rys. 2b. Założono, że rozkład ten nie zmienia się na długości przęsła. Przęsło potraktowano jak pręt cienkościenny o niesymetrycznym, nie odkształconym przekroju otwartym. Wyprowadzono wzór ogólny do określenia termicznych naprężeń normalnych (2.5)2 oraz zależności przedstawiające geometryczne charakterystyki termiczne przekroju (5.10). Określono funkcję Beta(x), która charakteryzuje rozkład naprężeń od skręcania na długości przęsła. Opracowano program obliczeniowy, w artykule zamieszczono wyniki przykładowych obliczeń. Zastosowany model pręta cienkościennego daje rozkłady naprężeń termicznych wyraźnie inne niż stosowany zwykle w obliczeniach model belki płaskiej. Uwzględnienie skręcania ma istotny wpływ na rozkład naprężeń termicznych w przekroju poprzecznym przęsła. Powoduje też, że naprężenia zmieniają się na długości przęsła mimo stałego rozkładu temperatur we wszystkich przekrojach poprzecznych.

5

Wyznaczanie wielkości charakteryzujących skręcanie skrępowane cienkościennych profili wieloobwodowych otwarto-zamkniętych

Handkiewicz J.

Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej / Politechnika Śląska

|

1998

|

z. 7

155-160

PL

W niniejszym artykule przedstawiono metodykę postępowania dla określenia wielkości charakteryzujących skręcanie skrępowane wieloobwodowych otwarto-zamkniętych przekrojów cienkościennych, w oparciu o którą opracowano program komputerowy .

EN

The sectional properties including warping of thin walled open and closed multi-cellular cross sections are defined in the paper . To evaluate these properties and shear flows the computer program was developed . The numerical results of three multi cellular sections are presented and it is shown that any arbitrary cross section can be analysed.