Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Dent-to-stiffener evaluation concept for thin-walled steel cylinders

Akarsu Oğuzhan, Bayrak Bariş, Kiliç Mahmut, Maali Mahyar, Aydin Abdulkadir Cüneyt

Architecture Civil Engineering Environment

|

2023

|

Vol. 16, no. 3

43--54

EN

Defects/imperfections can occur during manufacturing, assembly, welding, and other processes, which can reduce the critical buckling load. However, the axial buckling load is beyond the scope of this work, and there are many studies on the stiffening effect of longitudinal dents. This concept combined the idea of the dent-to-stiffener evaluation concept for thin-walled steel cylinders. This study aims to transform the dents into artificial dents for a stiffening effect on the buckling phenomena. For this purpose, 37 thin-walled steel cylinder models, including the perfect model, were designed for varying dent shapes, dent widths, dent depths, dent lengths, and dent angles. The study also contributed to the effect of dent parameters on the critical buckling load of thin-walled steel cylinders. In particular, increasing the initial buckling will motivate the industry to convert dents into stiffeners with small artificial touches to enhance the longevity of the structure. The results showed that the introduction of certain artificial dents can significantly increase the critical buckling load of cylinders, thus improving their resistance against buckling, which has significant implications for various industries that use thin-walled steel cylinders in their structures. The proposed simulations for transforming dents into artificial stiffeners can be a valuable tool for enhancing the longevity and safety of thin-walled steel cylinders and other structures.

2

Numerical analysis of experimental research on buckling of closed shallow conical shells under external pressure

Karasev Alexey, Varianychko Maryna, Bessmertnyi Yaroslav, Krasovsky Vasily, Karasev Gennady

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2020

|

Vol. 58 nr 1

117--126

EN

Numerical analysis of experimental research on buckling of closed shallow conical shells under external pressure was carried out in ANSYS Inc simulation software. The obtained experimental data was compared with calculation results for more than 100 small-sized specimens of conical shells with a wide range of different geometry. All most important features of carrying out physical experiments were taken into account in the simulations. In particular, orthotropy of the shell material has been considered. The critical pressure values can be obtained in ANSYS software for existing conical shell structures with known geometry deviation comparing to ideal.

3

Effects of superimposed hydrostatic pressure on bulging deformation and fracture of tubes in double-sided hydroforming

Cui Xiao-Lei, Yuan Shi-Jian

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2019

|

Vol. 19, no. 2

569--583

EN

Finite element analysis and scanning electron microscope were conducted to investigate the bulging deformation and fracture of tubes in double-sided hydroforming. The effect of the external pressure imposed on the tube, which determines the magnitude of superimposed hydrostatic pressure, on the stress state, yield locus, fracture surface formation, and fracture strain was evaluated. The simulation results revealed that sufficiently high external pressure can change the stress state of the tube in double-sided hydroforming from an in-plane biaxial tensile stress state to a three-dimensional stress state, and it can increase its hydrostatic pressure in a superimposed manner. Moreover, double-sided free bulging and corner filling experiments were conducted on 5A02 aluminum alloy and 2A12 aluminum alloy tubes. It was found that the external pressure has a significant impact on the fracture behavior of these tubes. The increasing external pressure could change the type, number, size, and proportion of the dimples on the fractured surface, and transform the fracture mode from a void accumulation fracture to a pure shear fracture, which significantly improves the fracture limit of the tubes. These results are significant for the consolidation of the theoretical and numerical simulation prediction of the superimposed hydrostatic pressure effect in the hydroforming process.

4

An analysis of mechanical properties of porous material with coiled wire

Jakubowski A., Crasto R.

Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji

|

2018

|

no. 1

77--82

EN

This article examines the skeleton structure of a product from porous permeable material based on a wire coil. The product consists of a round, porous, thin-walled tube. Two variants of tube load are considered, i.e. those involving internal and external pressures of a working fluid. Mechanical properties of the material have been analyzed. It has been found that the strength and stiffness of the tube depend on the quality of wire coil bonding, which results from technological parameters.

PL

Opisano szkieletową strukturę wyrobu z porowatego przenikalnego materiału na podstawie nawijanego drutu. Wyrób przedstawiony w postaci porowatej okrągłej cienkościennej rurki. Rozpatrywano dwa schematy obciążenia rurki środowiskiem roboczym - ciśnieniem wewnętrznym i zewnętrznym. Zostały analitycznie zbadane właściwości mechaniczne materiału i ustalono, że jego wytrzymałość i sztywność zależą od jakości przyczepności zwojów drutu, które są związane z technologicznymi warunkami produkowania.

5

Badania doświadczalne stateczności mało wyniosłych, stalowych powłok sferycznych obciążonych ciśnieniem

Kołodziej S., Marcinowski J.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2017

|

z. 64, nr 3/I

361--370

PL

Cienkie powłoki stalowe w postaci wycinka sfery obciążone ciśnieniem zewnętrznym wykazują tendencje do utraty stateczności w fazie poprzedzającej wyczerpanie nośności plastycznej. Zjawisko wyboczenia powłok sferycznych było przedmiotem badań wielu autorów, a wyniki dotychczasowych badań teoretycznych i doświadczalnych zostały wykorzystane w zaleceniach projektowych wydanych w 2008 roku przez ECCS [9]. W pracy przedstawiono badania eksperymentalne wykonane na specjalnie w tym celu zaprojektowanym stanowisku badawczym. Próbki do badań zostały wykonane techniką wyoblania z blach przeznaczonych do głębokiego tłoczenia. Zinwentaryzowano geometrię początkową każdej z powłok za pomocą skanowania 3D i wykonano badania materiałowe stali użytej do wykonania powłok. Ciśnienie wymuszano za pomocą kompresora powietrza, a pomiary przemieszczeń były wykonywane przy zastosowaniu optycznego systemu pomiarowego Pontos-Aramis. Rejestrowano formy deformacji całej powłoki w trakcie stopniowego wzrostu ciśnienia także po utracie stateczności. Wszystkie dane pomiarowe rejestrowano automatycznie za pomocą dwóch komputerów. Wynikiem każdego z eksperymentów była nieliniowa ścieżka równowagi w postaci zależności ciśnienia od wybranego parametru przemieszczeniowego. W artykule zaprezentowano porównanie otrzymanych wartości ciśnień krytycznych z wynikami symulacji numerycznych wykonanych systemem COSMOS/M dla geometrii nominalnej oraz porównanie z wartościami nośności wyboczeniowych wynikających z zapisów EDR5th ECCS [9] oraz z propozycji przedstawionej w pracy [3].

EN

Thin steel shells in a form of spherical segment loaded by external pressure show a tendency to sudden buckling for a lower pressure than their plastic resistance. The buckling phenomenon of spherical shells was subject of investigations of many authors and hitherto results of theoretical and experimental research were used in European Design Recommendations published in 2008 by ECCS [9]. Experimental investigations performed on the deliberately designed and fabricated stand were presented in this paper. Specimens were manufactured by a metal spinning technique from steel sheets used usually to a deep drawing and stamping of metal objects. The actual shape of every specimen was determined by 3D scanning technique. Material investigations of steel sheets were performed as well. The pressure was exerted by the air compressor and displacement measurements were accomplished by optical measurement system Pontos-Aramis. Forms of deformations of the whole specimen were registered precisely at every step of pressure exertion till the final postbuckling stage. All measured data were registered automatically by means of two computers. The result of every experiment was presented in the form of equilibrium path as the relationship of the pressure p as a function of the chosen displacement parameter. The comparison of critical pressures obtained in experiments with results received in preliminary numerical simulations done by COSMOS/M was presented in the paper. Experimental results were compared also with buckling resistances proposed in [9] and [3].

6

Properties of numerical solution of the deformation and stability problem in shallow conical shells under external pressure

Krasovsky V., Karasev A.

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2016

|

Vol. 15, no. 2

117--135

EN

The paper presents an analysis of a numerical solution in the ANSYS software to three problems related to determination of deformations and stability of closed shallow conical shells under external pressure: 1) linear (bifurcation) problem of determining the critical pressure; 2) geometrically non-linear problem of shell deformation and buckling to determine the limit pressure using axisymmetric finite elements (FE); 3) solution to the same problem as set out in 2, yet using 4-node shell elements. The solutions presented in the paper concern the stationary state of a simply supported and fixed shell. Shallow conical shells are applied as load bearing and protective elements of bridge structures.

PL

W pracy wykonano analizę rozwiązania numerycznego w środowisku oprogramowania ANSYS trzech zadań wyznaczenia deformacji i stateczności zamkniętych małowyniosłych powłok stożkowych, poddanych działaniu ciśnienia zewnętrznego: 1) zadania liniowego (bifurkacyjnego) określenia wartości krytycznej ciśnienia; 2) geometrycznie nieliniowego zadania deformacji i wyboczenia powłoki oraz wyznaczenia ciśnienia granicznego przy wykorzystaniu osiowo-symetrycznych elementów skończonych (ES); 3) rozwiązania zadania 2, lecz przy wykorzystaniu czterowęzłowych elementów powłokowych. Przedstawiono rozwiązania stanu stacjonarnego powłoki swobodnie podpartej i utwierdzonej. Małowyniosłe powłoki stożkowe wykorzystywane są jako elementy nośne i ochronne konstrukcji mostowych.

7

Comparision of Numerical Results with Known Solutions of Buckling Problem of Pressured Shallow Spherical Shells

Lykhachova O., Kołakowski Z.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2016

|

Vol. 20, nr 2

185--190

EN

Buckling problem of pressured shallow spherical shells is studied numerically for two types of finite elements: axisymmetric and non–axisymmetric. A very good correspondence of obtained results and known solutions is revealed in the case of clamed and hinged spherical segments for both types of finite elements. The comparison of results also shows that using non–axisymmetric finite element lets one get full pre– and post– buckling equilibrium path in the range of relative deflections w=h.

8

Buckling of cylindrical shells under external pressure in a Hamiltonian system

Sun J., Xu X., Lim C. W.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2014

|

Vol. 52 nr 3

641--653

EN

In this article, the elastic buckling behavior of cylindrical shells under external pressure is studied by using a symplectic method. Based on Donnell’s shell theory, the governing equations which are expressed in stress function and radial displacement are re-arranged into the Hamiltonian canonical equations. The critical loads and buckling modes are reduced to solving for symplectic eigenvalues and eigenvectors. The buckling solutions are mainly grouped into four categories according to the natures of the buckling modes. The effects of geometrical parameters and boundary conditions on the buckling loads and modes are examined in detail.

9

Effect of electrochemical cycling of LaNi5 powder composite material on hydrogen diffusivity at pressures of 0.08÷30 bar

Dymek M., Bala H.

Ochrona przed Korozją

|

2013

|

nr 1

3--6

EN

On the basis of galvanostatic charge/discharge curves plotted in E – logt coordinate system we present a precise graphical way to determine atomic hydrogen charge and discharge times for powder (particle diameter 20÷50 μm) LaNi5 composite electrode working in deaerated 6M KOH solution. At experimental conditions (│ic│= ia = 0.5C) we calculate effective hydrogen diffusion coefficients in the electrode material, based on Crank’s diffusion model, and present them as a function of cycling. The diagnostic experiments included galvanostatic tests with simultaneous changes of external pressure of Ar-gas in the reaction chamber. The effective diffusion coefficients of atomic hydrogen increase for initial cycles as a result of material surface development and increase of its porosity. Starting with N = 15, further cycling gives rise to decrease of hydrogen diffusivity, evidently as a consequence of electrode material corrosion and hydrogen diffusion inhibition by oxide phases. Pressure of inert gas (Ar) in the range of 0.08÷30 bar has rather imperceptible effect on hydrogen diffusivity.

PL

Bazując na galwanostatycznych krzywych ładowania/rozładowania wykreślonych w układzie współrzędnych E – logt dla proszkowej (średnica cząstek 20÷50 μm), kompozytowej elektrody LaNi5 pracującej w 6M roztworze KOH zaproponowano precyzyjny, graficzny sposób określania czasów jej ładowania wodorem i rozładowania. W oparciu o model dyfuzji Cranka, przy przyjętych warunkach eksperymentalnych (│ic│= ia = 0,5C) obliczono efektywne współczynniki dyfuzji wodoru w materiale elektrodowym i przedstawiono je w funkcji numeru cyklu. Testy galwanostatyczne przeprowadzano w warunkach jednoczesnych zmian ciśnienia argonu w autoklawie. Dla pierwszych cykli efektywne współczynniki dyfuzji wodoru atomowego stopniowo wzrastają wskutek rozwijania powierzchni materiału i wzrostu jego porowatości. Począwszy od cyklu N = 15 rozpoczyna się jednak spadek dyfuzyjności wodoru, najprawdopodobniej wskutek korozji materiału elektrodowego i hamowania transportu wodoru przez fazy tlenkowe. Ciśnienie gazu inertnego (Ar) w zakresie 0,08÷30 barów ma raczej drugorzędny wpływ na dyfuzyjność wodoru w materiale.

10

Badania doświadczalne stalowych powłok walcowych obciążonych ciśnieniem zewnętrznym

Ziółko J., Heizig T.

Materiały Budowlane

|

2013

|

nr 3

66--67

EN

Steel thin-walled cylindrical shells are main structural elements of silos, tanks, chimneys and pipelines. They are characterized by high r/t ratio (where „r” is a radius of the shell, „t” thickness of its wall). This specific geometry makes them very sensitive to external pressure and imperfections. Due to the significant differences between the values of the buckling loads obtained using of two alternative methods proposed in the standard PN-EN 1993-1-6:2009 the experimental studies were carried out. This paper presents experimental research of steel cylindrical shells subjected to external pressure.

11

Wpływ ciśnienia prasowania na charakterystyki mikrostrukturalne stopu AlSi7Mg

Reguła T., Sobczak J. J., Morgiel J., Dudek P., Długosz P.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2011

|

T. 51, z. 1

5-14

PL

W pracy przedstawiono wyniki badania wpływu ciśnienia zewnętrznego, wywieranego na metal w procesie prasowania w stanie ciekłym (squeeze casting), na strukturę stopu AISi7Mg. Otrzymane rezultaty uzupełniono testami zwartości strukturalnej oraz badaniami twardości. Próbki do badań uzyskano na drodze odlewania badanego stopu AISi7Mg do formy metalowej pod zróżnicowanym ciśnieniem, odpowiednio 0,1 (atmosferyczne), 75 i 150 MPa, wykorzystując prasę hydrauliczną typu PHM 160c. Zaobserwowano znaczący wpływ ciśnienia na średni rozmiar ziarna, a także na poziom twardości próbek, co świadczy o celowości stosowania metod ciekło-fazowych z wykorzystaniem ciśnienia zewnętrznego w aspekcie podniesienia właściwości wytwarzanych odlewów.

EN

The paper presents the results of studies on the effect of external pressure, applied on metal during squeeze casting process, on the structure of AISi7Mg alloy. The obtained results were completed with examinations of structure compactness and hardness tests. The specimens for tests were obtained by casting the tested AISi7Mg alloy to a die under different pressures, i.e. 0.1 (atmoshpheric pressure), and 75 and 150 MPa, using a hydraulic press of PHM 160c type. A significant effect of pressure on the average grain size and hardness of the samples was stressed, thus demonstrating the usefulness of liquid-phase methods with application of external pressure in improvement of the properties of castings produced.

12

External pressure in the hardening of phosphate in tribofilm on iron surfaces

Pawlak Z., Yarlagadda P. K. D. V., Hargreaves D., Frost R., Rauckyta T., Zak S.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2009

|

Vol. 33, nr 1

35-40

EN

Purpose: In the present work we consider our (in progress) spectroscopy study of zinc and iron phosphates under the influence external high pressure to determine zinc ion change coordination from tetrahedral to octahedral (or hexahedral) structure. Design/methodology/approach: The standard equipment is the optical high pressure cell with diamond (DAC). The DAC is assembled and then vibrational or electronic spectra are collected by mounting the cell in an infrared, Raman, EXAFS or UV-visible spectrometer. Findings: Mechanism by which zinc and iron methaphosphate material is transformed to glassy meta-phosphate is enhancing mechanical properties of tribofilm. The two decades of intensive study demonstrates that Zn (II) and Fe (III) ions participate to cross-link network under friction, hardening the phosphate. Research limitations/implications: Transition metal atoms with d orbital have flexible coordination numbers, for example zinc acts as a cross-linking agent increasing hardness, by changing coordination from tetrahedral to octahedral. Perhaps the external pressure effect on the [Zn–(O-P-)4 ] complex causes a transformation to an [Zn –(O-P-)6] grouping. Originality/value: This paper analyses high-pressure spectroscopy which has been applied for the investigation of 3D transition metal ions in solids. When studying pressure effects on coordination compounds structure, we can expect changes in ground electronic state (spin-crossovers), electronic spectra due to structural distortions (piezochromism), and changes in the ligand field causing shifts in the electronic transitions.

13

Elastic buckling of vertical cantilevered cylinders

Błachut J.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2008

|

Vol. 46 nr 4

741-761

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.

14

Failure criteria used in structural optimization

Błachut J.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2008

|

R. 105, z. 4-M

5-18

EN

Mechanisms of the loss of structural integrity, i.e. bifurcation, snap-through, first-cycle shakedown, burst pressure, brittle failure, etc. are discussed for internally and for externally pressurised domed closures onto cylindrical pressure vessels. The concept of a plastic load and its suitability for optimal design of experimental results backing the concept.

PL

W artykule przedstawiono typowe mechanizmy utraty funkcjonalności zamknięć zbiorników cylindrycznych obciążonych ciśnieniem wewnętrznym lub zewnętrznym. Rozważono bifurkację, przeskok, sprężystą adaptację jednocyklową, wyczerpanie nośności, kruche zniszczenie itd. Wprowadzono też koncepcję obciążenia plastycznego oraz jego zastosowanie do optymalizacji dennic ze stali miękkiej. Przytoczono wyniki doświadczeń weryfikujących tę koncepcję.

15

The influence of axial load on elastic buckling of shells of revolution

Jasion P., Magnucki K.

Archive of Mechanical Engineering

|

2008

|

Vol. LV, nr 2

93-101

EN

In this paper, the authors consider the influence of axial load on the stability of shells of revolution subjected to external pressure. Shells of different geometry are investigated with emphasis to barrelled shells. The variable quantities are length L and meridional radius of curvature R1 of a shell. The constant parameters are: thickness of the shell h, mass ms and reference radius r0. The material of shells is steel. Numerical calculations were performed in the ABAQUS system. All the shells considered in this paper were subjected to axial compression to determine the force corresponding to the loss of stability in such conditions. A part of this force is then used to preload shell before the buckling analysis in the conditions of external pressure is started. The buckling shapes for shells of different geometry are presented with and without the influence of axial load. The ability of controlling the buckling strength and shape is discussed.

PL

W pracy niniejszej rozważany jest wpływ siły osiowej na stateczność powłok obrotowych poddanych działaniu ciśnienia zewnętrznego. Badaniu poddane zostały powłoki o różnej geometrii z naciskiem na powłoki baryłkowe. Wielkościami zmiennymi są długość L i południkowy promień krzywizny R1 powłoki. Wielkości stałe to: grubość powłoki h, masa ms i promień odniesienia r0. Materiałem powłok jest stal. Badania numeryczne przeprowadzone zostały w systemie ABAQUS. Wszystkie rozważane powłoki zostały poddane osiowemu ściskaniu dla określenia siły odpowiadającej utracie stateczności w tych warunkach. Część tej siły została następnie użyta jako obciążenie wstępne przed przystąpieniem do analizy stateczności w warunkach działania ciśnienia zewnętrznego. Jako rezultat badań przedstawione zostały postacie wyboczenia powłok o różnym kształcie, powstałe przy uwzględnieniu działania sił wzdłużnych oraz bez ich uwzględniania. Przedyskutowana została możliwość sterowania odpornością konstrukcji na wyboczenie i kształtem wyboczenia.