Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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.

2

Static response of curved steel thin-walled box-girder bridge subjected to Indian railway loading

Verma V., Nallasivam K.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2021

|

Vol. 108, nr 2

63--74

EN

Purpose: The primary objective of the current study is to numerically model the steel thin-walled curved box-girder bridge and to examine its various response parameters subjected to Indian Railway loading. Design/methodology/approach: The analysis is conducted by adopting a one dimensional curved thin-walled box-beam finite beam element based on finite element methodology. The scope of the work includes a computationally efficient, three-noded, one-dimensional representation of a thin-walled box-girder bridge, which is especially desirable for its preliminary analysis and design phase, as well as a study of the static characteristics of a steel curved bridge, which is critical for interpreting its dynamic response. Findings: The analytical results computed using finite element based MATLAB coding are presented in the form of various stress resultants under the effect of various combinations of Indian Railway loads. Additionally, the variation in different response parameters due to changes in radius and span length has also been investigated. Research limitations/implications: The research is restricted to the initial design and analysis phase of box-girder bridge, where the wall thickness is small as compared to the cross-section dimensions. The current approach can be extended to future research using a different method, such as Extended finite element technique on curved bridges by varying boundary conditions and number of elements. Originality/value: The validation of the adopted finite element approach is done by solving a numerical problem, which is in excellent agreement with the previous research findings. Also, previous studies had aimed at thin-walled box girders that had been exposed to point loading, uniformly distributed loading, or highway truck loading, but no research had been done on railway loading. Moreover, no previous research had performed the static analysis on thin-walled box-girders with six different response parameters, as the current study has. Engineers will benefit greatly from the research as it will help them predict the static behaviour of the curved thin-walled girder bridge, as well as assess their free vibration and dynamic response analysis.

3

Zastosowanie cienkościennych konstrukcji integralnych w lotnictwie na przykładzie projektu SAT-AM

Bałon Paweł, Świątoniowski Andrzej, Rejman Edward, Kiełbasa Bartłomiej, Smusz Robert, Szostak Janusz, Kowalski Łukasz, Bałon Natalia, Cieślik Jacek

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2020

|

z. 92 [300]

5--17

PL

Konstrukcje samolotów są poddawane w trakcie lotu działaniu różnych składowych stanu obciążenia. Każde zadanie w czasie lotu składa się z szeregu manewrów, które generują różne obciążenia samolotu, zarówno pod względem wartości, jak i kierunku ich działania. Wysoki poziom trwałości i niezawodności jest podstawowym, ścisłym wymogiem dla współczesnych konstrukcji lotniczych. Oznacza to, że podczas projektowania statku powietrznego należy wziąć pod uwagę wiele nierzadko sprzecznych ze sobą ograniczeń. Najważniejszym z nich jest masa konstrukcji, która ma decydujący wpływ zarówno na właściwości lotne i techniczne, jak i na ekonomikę eksploatacji. To sprawia, że samolot jest jednym z najbardziej złożonych produktów technicznych. Nowoczesne konstrukcje samolotów, a ściślej ich elementy nośne, są prawie wyłącznie wykonane jako cienkościenne, które spełniają postulat zminimalizowania masy konstrukcji. Szeroko rozpowszechnione są systemy, w których pokrycie jest wzmocnione elementami wzdłużnymi i poprzecznymi, zapewniając wymaganą sztywność i wytrzymałość całości systemu. Podczas gdy miejscowa utrata stateczności pokrycia jest dopuszczalna w warunkach obciążenia roboczego, przekroczenie poziomów obciążenia krytycznego elementów szkieletu konstrukcyjnego (ramy, podłużnice, wręgi) jest praktycznie równoznaczne ze zniszczeniem konstrukcji. Wskazane czynniki wymuszają ciągłe doskonalenie zarówno metod projektowania, jak i rozwiązań konstrukcyjnych w lotnictwie. Rozwój inżynierii materiałowej i ciągłe doskonalenie procesów technologicznych nie pozostają bez znaczenia dla skuteczności tych pomysłów. Dyscypliny te pozwalają konstruować geometrycznie złożone integralne struktury, które stwarzają możliwość nie tylko bardziej racjonalnego wykorzystania właściwości materiału, ale także, poprzez ich odpowiednie ukształtowanie, znacznie zwiększają dopuszczalne obciążenia konstrukcji nośnej. Główną zaletą przy projektowaniu części integralnych jest oszczędność ekonomiczna, uzyskana w wyniku wyeliminowania lub ograniczenia operacji montażowych. Gęsto żebrowane elementy pokrycia wykonane w tej technologii należą do elementów konstrukcji nośnej, które zmniejszają masę i podnoszą parametry wytrzymałościowe konstrukcji nośnej. Zmniejszając grubość pokrycia i jednocześnie wprowadzając gęsto usztywniające elementy podłużne, można uzyskać konstrukcję o znacznie wyższych obciążeniach krytycznych, a w konsekwencji bardziej korzystny rozkład gradientów i poziomów naprężeń, co bezpośrednio przyczynia się do zwiększenia trwałości zmęczeniowej. W artykule podjęto próbę oceny wprowadzenia nowych technologii wykonania konstrukcji płatowców dla podniesienia ich walorów wytrzymałościowych, aerodynamicznych oraz masowych.

4

The effect of the resistance spot welding current on weld quality and joint strength

Niemiro-Maźniak Judyta

Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo

|

2020

|

Z. 26 (176)

114-119

EN

Thin-walled area elements are becoming increasingly popular and necessary in construction and various other industries. This trend is also accompanied by the need for development and research into joining methods that will ensure that the structures have an appropriate ratio of their load capacity to their weight. A commonly used method for joining thin metal elements is resistance welding, using the natural electrical resistance property of metals. The study examined the impact of the resistance welding current value on the quality and load capacity of the RSW weld. Lap joints with a single weld, using alternative current flow values during welding, were made. The joints were subjected to a static tensile test. Load capacities of the analyzed joints and force-displacement graphs were obtained. A numerical analysis of joints with different weld diameters was also carried out. Plastic deformation graphs were obtained in the cross-section through the center of the weld and the distribution of plastic deformations throughout the sample. As the weld diameter increases, the load capacity of the joint increases and the plastic deformation decreases. However, the use of excessive current flow may cause molten metal splash and reduce the strength of the joint.

PL

Elementy cienkościenne stanowią aspekt coraz bardziej popularny i potrzebny w budownictwie oraz różnych gałęziach przemysłu. Towarzyszy temu również potrzeba rozwoju oraz badań nad metodami, które zapewniać będą konstrukcjom odpowiedni stosunek nośności do ich masy. Powszechnie stosowaną metodą łączenia cienkich elementów metalowych jest zgrzewanie oporowe, wykorzystujące naturalną właściwość metali - oporność elektryczną. W pracy przeprowadzono badania wpływu wielkości natężenia prądu podczas zgrzewania oporowego na jakość i nośność zgrzeiny RSW. Wykonano po dwa złącza zakładkowe z pojedynczą zgrzeiną, różniące się wielkością natężenia przepływu prądu podczas zgrzewania. Złącza zostały poddane statycznej próbie rozciągania. Uzyskano nośności analizowanych złączy oraz wykresy siła przemieszczenie. Przeprowadzono również analizę numeryczną złączy o różnej średnicy zgrzeiny. Uzyskano wykresy odkształceń plastycznych w przekroju przeprowadzonym przez środek zgrzeiny oraz rozkład odkształceń plastycznych na całej próbce. Wraz ze wzrostem średnicy zgrzeiny, rośnie nośność złącza, a odkształcenia plastyczne maleją. Jednak zastosowanie zbyt dużego natężenia przepływu prądu może spowodować wyprysk ciekłego metalu i obniżyć wytrzymałość złącza.

5

Upper-bound estimation of load-carrying capacity of perforated cold-formed thin-walled steel lipped channel columns under compression loading

Kotelko Maria, Macdonald Martin, Kulatunga Muditha P., Marszalek Zuzanna

Eksploatacja i Niezawodność

|

2020

|

Vol. 22, no. 3

565--573

EN

Upper-bound estimation of the load-capacity of cold-formed steel sections (TWCFS) with perforations, subjected to axial compression is presented. The estimation is performed on the basis of the Yield Line Analysis ((YLA). TWCFS lipped channel sections with two sets of perforations (on the web and on the flanges) are under investigation. The comparison of experimental results, FE simulation results, European code ultimate strength predictions and upper-bound estimation based on YLA approach is carried out and presented. Some conclusions concerning an applicability of the YLA approach for ultimate strength prediction of perforated TWCFS structural members are derived.

PL

W artykule przedstawiono wyniki górnego oszacowania nośności cienkościennych prętów zimno formowanych z perforacjami, poddanych osiowemu ściskaniu. Oszacowanie to jest oparte na metodzie załomów plastycznych. Rozpatrywano dwa warianty perforacji (środnika i pasów) cienkościennych prętów ceowych z żebrami końcowymi. Przeprowadzono analizę porównawczą wyników eksperymentu, wyników symulacji numerycznych MES oraz wyników obliczeń wg wzorów normatywnych normy europejskiej z wynikami oszacowania górnego nośności opartego na metodzie załomów plastycznych. Sformułowano wnioski dotyczące możliwości zastosowania tej metody do szacowania nośności cienkościennych prętów zimno formowanych z perforacjami.

6

On the Identification of Local Structural Defects in Composite Thin-Walled Structures

Kopecki Henryk, Święch Łukasz, Kołodziejczyk Radosław

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2020

|

Vol. 14, no 1

154--166

EN

The presented work considers the issue of the usefulness of alternative methods aimed at quickly and effectively identifying the local damage to the thin-walled composite load-bearing structures. Two ways of identifying destruction were considered, based on the assumption that the damage that occurs during operation causes local changes in the system rigidity. The first method is based on strain gauges. It consists of embedding strain gauges in the structure at the stage of composite production and monitoring of deformation during its life cycle. The second of the concepts under consideration is based on modal analysis, carried out using a modal hammer. On the example of the plate band, experimental studies supported by numerical analysis were carried out. The obtained research results and numerical analyses allowed for the formulation of a number of conclusions, mainly in terms of focusing on further research.

7

A comparative analysis of the load capacity of riveted and resistant welded joints

Lacki Piotr, Niemiro-Maźniak Judyta

Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo

|

2019

|

Z. 25 (175)

126-130

EN

There is a growing development in techniques that use thin-walled elements in construction and other industries, which is dictated primarily by the demand for lightweight, load-bearing structures, that are simple to manufacture and assemble. The paper presents selected methods of joining thin-walled metal structures. Experimental studies of the load capacity of resistance welded joints and riveted joints were carried out for the thickness of 0.8 mm. Graphs detailing the forces and displacements in the tested joints are shown and the method of sample destruction is presented. As a result of the tests, it was concluded that resistance welded joints achieved a load capacity of about 118% greater than the load capacity of riveted joints.

PL

W budownictwie oraz innych gałęziach przemysłu obserwuje się coraz większy rozwój technik stosowania elementów cienkościennych. Podyktowane jest to przede wszystkim zapotrzebowaniem na lekkie, a jednocześnie przenoszące odpowiednie obciążenia konstrukcje, z prostą technologią wytwarzania i montażem. W pracy przedstawiono wybrane sposoby łączenia cienkościennych konstrukcji metalowych. Przeprowadzono eksperymentalne badania nośności połączeń zgrzewanych oporowo oraz połączeń nitowanych. Statycznej próbie ścinania poddane zostały połączenia zakładkowe z pojedynczą zgrzeiną (nitem). Złącza wykonane zostały z blachy stalowej DCO1 o grubości 0,8 mm. Uzyskano wykresy sił i przemieszczeń dla badanych złączy oraz przedstawiono sposób niszczenia się próbek. W wyniku przeprowadzonych badań wywnioskowano, że złącza zgrzewane oporowo osiągnęły nośność o około 118% większą od nośności złączy nitowanych.

8

Numerical and experimental analysis of stability of thin-walled composite structures subjected to eccentric load

Debski Hubert

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2019

|

Vol. 19, no. 3

792--802

EN

The study investigates the effect of eccentric load on the stability and post-critical states of thin-walled composite top-hat cross-section columns made of CFRP under compression. The specimens were subjected to compressive load on the universal testing machine Zwick Z100 with regard to both axial and eccentric compressive loads. On the basis of the experimental studies, numerical models of thin-walled composite profiles were designed and verified by numerical analysis based on the FEM. The first stage of the conducted studies was performing a linear buckling analysis of stability of composite structures. The second stage of the analysis involved performing a nonlinear analysis of the thin-walled structures with geometric imperfections reflecting the lowest buckling modes. The obtained test results showed various effects of non-axial compressive load on the critical load values and stiffness of the con- struction in the post-critical state. In the case of eccentric loading in the direction parallel to the web of the top-hat profiles, the critical load values practically did not change – a drop in the force did not exceed 1.5%, as well as there was no change in the stiffness of the structure in the post-critical state. The realization of the eccentricity in the direction perpendicular to the profile web caused a drop in the critical force equal 43% and a significant decrease in the stiffness of the structure. On the other hand, implementation of the eccentricity load toward the web caused an increase in the critical force by more than 20%, despite very small eccentricity values of only 4 mm were applied. This proved high sensitivity of the tested structures to the non-axial load in the direction perpendicular to the web of the profile. The FEM results and the experimental findings showed satisfactory agreement.

9

Numerical Crush Analysis of Thin-Walled Aluminium Columns with Square Cross-Section and a Partial Foam Filling

Ferdynus Mirosław, Rogala Michał

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2019

|

Vol. 13, no 3

144--151

EN

The article presents the results of numerical crush simulations of thin-walled structures with a square cross-section and partial filling with foamed material. The influence of the length of the filling on the values of the energy efficiency index was analysed. Four types of foamed material were subjected to numerical analysis. The research was conducted using FEM in Abaqus 6.14 program. The obtained results were presented in the following forms: load-shortening characteristics, tables and diagrams. The best energy absorbing properties are shown by models filled with aluminium and polyethylene terephthalate foam.

10

Energy absorption capability numerical analysis of thin-walled prismatic tubes with corner dents under axial impact

Ferdynus M., Kotełko M., Kral J.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2018

|

Vol. 20, no. 2

252--259

EN

The paper presents results of a parametric study into energy absorption capability of thin-walled square section columns with redrawn dents, subjected to axial impact compressive load. Thin-walled aluminum tubes with four dents in the corners were under investigation. The varying parameters were the dent’s depth and distance of the dent to the base. The study was performed using Finite Element numerical code. Three crashworthiness indicators were examined: peak crushing force, crash load efficiency and stroke efficiency. The numerical results are shown in load-shortening diagrams, as well as diagrams and maps of crashworthiness indicators. It was found, that the main factor influencing a crushing mode and, subsequently, energy absorption capability, is a dent depth. The dent distance from the base is of less importance. Also a position of a dent, either at the bottom, or at the top base (the load application point) does not influence the crushing behavior significantly. For the deepest dents the relative increase of crash load efficiency (CLE) amounts 25% in comparison with the column without dents.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań numerycznych zdolności pochłaniania energii energoabsorberów w postaci cienkościennych słupów o przekroju kwadratowym z wgłębieniami, poddanych osiowym obciążeniom udarowym. Badano wpływ parametrów geometrycznych oraz położenia inicjatorów zgniotu w postaci walcowych przetłoczeń w narożach na zachowanie się konstrukcji oraz właściwości energoabsorbcyjne (współczynnik efektywności zgniotu- Ste oraz procentowy stosunek siły średniej do maksymalnej - CLE). Obliczenia numeryczne prowadzono z wykorzystaniem MES, programu Abaqus 6.14. Wyniki przedstawiono w postaci charakterystyk obciążenie – skrócenie oraz diagramów i wykresów. Stwierdzono, że istotny wpływ na zachowanie się konstrukcji podczas uderzenia oraz jej energochłonność ma głębokość przetłoczenia, mniej istotne jest jego położenie. W przypadku słupów z najgłębszymi przetłoczeniami względny wzrost współczynnika CLE, w porównaniu z wynikami uzyskanymi dla słupa gładkiego wynosi 25%.

11

Obróbka z wysokimi prędkościami skrawania cienkościennych konstrukcji lotniczych

Bałon P., Rejman E., Smusz R., Kiełbasa B.

Mechanik

|

2017

|

R. 90, nr 8-9

726--729

PL

Przedstawiono strategię obróbki przedmiotów cienkościennych, która stwarza szereg problemów technologicznych związanych ze zmianą kształtów i wymiarów przedmiotu obrabianego, oraz sposoby przeciwdziałania drganiom podczas obróbki skrawaniem, aby nie następowało pogorszenie struktury geometrycznej powierzchni obrabianej – chropowatość powierzchni. Z kolei odkształcenia plastyczne mogą być przyczyną błędów kształtu oraz źródłem naprężeń własnych w warstwie wierzchniej, trudnych do usunięcia, powodujących deformację przedmiotu po obróbce. Podnosi to koszty wytwarzania, zwłaszcza przedmiotów cienkościennych, z uwagi na powstawanie braków i wydłużanie czasu produkcji. W celu poprawy jakości wykonania przedmiotów cienkościennych zastosowano kilka sposobów minimalizacji odchyłek kształtu i chropowatości powierzchni, takich jak: optymalizacja strategii obróbki, podwyższanie prędkości skrawania vc, optymalizacja parametrów skrawania, zwłaszcza posuwu na ostrze fz oraz promieniowej głębokości skrawania ap i szerokości warstwy skrawanej ae ze względu na minimalizację składowej siły skrawania prostopadłej do powierzchni frezowanej ścianki.

EN

Machining operations of thin-walled elements generate a lot of production process issues related to deformations and elastic and plastic displacements of the workpiece. Due to displacements of the milled workpiece, vibrations can occur, and thus, geometric errors may occur on surface in the structure of the workpiece. Furthermore, plastic deformation can also cause shape problems and be a source of internal stresses in the surface layer, which are highly difficult to remove and lead to deformation of the workpiece after machining. Consequently, this leads to an increase in the manufacturing costs of machining operations, especially of thin-walled elements, due to shortages and increased manufacturing time. It is recommended that multiple methods for minimizing machining errors be utilized to improve the quality of thin walled elements, such as: optimization of the machining strategy, increase of the cutting speed vc, optimization of cutting parameters, especially feed per blade fz, the radial depth of cut ae due to the minimization of the cutting force component perpendicular to the surface of the milled wall.

12

Effect of load eccenrticity on buckling of short composite profiles

Wysmulski P.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2017

|

Vol. 21, nr 3

523--530

EN

The object of the study was a short profile with a C-shaped section, made of a carbonepoxy composite. The column is a structure consisting of thin-walled flat plates joined on longer edges. The analysed C-section was subjected to eccentric pressure shifted from the cross-section centre of mass. The boundary conditions assumed for the study ensured the appropriate support of the end sections of the profile. The conducted analysis allowed for the evaluation of the effects of eccentricity on the value of the critical force of the structure. The scope of the study included both experimental research conducted on a physical model of the structure and numerical analysis by the finite element method using Abaqus software. The conducted numerical analysis included the solution of the eigenvalue problem of structure’s stability. On the basis of the example analysed below, it was possible to determine the effect of the eccentricity of load on the behaviour of the thin-walled composite column.

13

Truss joint with positive eccentricity experimental research

Gordziej-Zagórowska M., Urbańska-Galewska E., Peniziak P., Pyrzowski Ł.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2017

|

No. 25(2)

107--123

EN

Due to the technological reasons in modern lightweight steel trusses, fabricated from cold-formed sections, positive eccentricities appear in the truss nodes what induce additional forces in the truss chords. To account for the real load-carrying capacity of truss node area the steel structure research in scale 1:1 were conducted. The experiments consisted of two parts: preliminary and proper one, when conclusions from the first part were applied. Carrying out preliminary studies helped to identify of the research station drawbacks and eliminate most of them, what ensure the appropriate research results. The initial numerical analysis were also conducted what was presented in the paper.

PL

W nowoczesnych konstrukcjach stalowych dźwigarów kratownicowych, wykonywanych z kształtowników giętych na zimno, ze względów technologicznych w węzłach kratownic występują mimośrody dodatnie, które powodują powstanie dodatkowego zginania ze ścinaniem w rejonie węzła. W celu określenia rzeczywistej nośności takiego węzła przeprowadzono badania na modelach konstrukcji kratownicy w skali 1:1. Badania przeprowadzono w dwóch etapach: pierwszym wstępnym oraz drugim, w którym wykorzystano wnioski z etapu pierwszego. Przeprowadzenie badań wstępnych było pomocne w identyfikacji błędów oraz ich późniejszym usunięciu, co przyczyniło się do uzyskania poprawnych i wiarygodnych wyników badań. W artykule przedstawiono również wstępne analizy numeryczne badanego modelu kratownicy.

14

Optimal shakedown of the thin-wall metal structures under strength and stiffness constraints

Alawdin P., Liepa L.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2017

|

No. 25(2)

25--41

EN

Classical optimization problems of metal structures confined mainly with 1st class cross-sections. But in practice it is common to use the cross-sections of higher classes. In this paper, a new mathematical model for described shakedown optimization problem for metal structures, which elements are designed from 1st to 4th class cross-sections, under variable quasi-static loads is presented. The features of limited plastic redistribution of forces in the structure with thin-walled elements there are taken into account. Authors assume the elastic-plastic flexural buckling in one plane without lateral torsional buckling behavior of members. Design formulae for Methods 1 and 2 for members are analyzed. Structures stiffness constrains are also incorporated in order to satisfy the limit serviceability state requirements. With the help of mathematical programming theory and extreme principles the structure optimization algorithm is developed and justified with the numerical experiment for the metal plane frames.

PL

Klasyczne problemy optymalizacji konstrukcji metalowych dotyczą głównie klasy 1 przekrojów. Jednak w rzeczywistych konstrukcjach cienkościennych często stosują się przekroje wyższych klas. W niniejszej pracy zaproponowano nowy model matematyczny dla optymalizacji przystosowania konstrukcji metalowych, w których przekroje elementów odnoszą się zarówno do klasy 1 jak i do 4 łącznie, przy obciążeniach zmiennych quasi-statycznych. Uwzględniono możliwości ograniczonej redystrybucji sił resztkowych w konstrukcji z elementów cienkościennych. Autorzy zakładają sprężysto-plastyczne wyboczenie na skutek zginania w jednej płaszczyźnie, bez wyboczenia bocznego na skutek skręcania. Wzory obliczeniowe według Metody 1 i 2 dla elementów są analizowane. Ograniczenia sztywności są również zastosowane w celu spełnienia wymogów stanu granicznego użytkowalności. Za pomocą teorii programowania matematycznego i ekstremalnych zasad stworzono algorytm optymalizacji konstrukcji i uzasadniono w eksperymencie numerycznym dla płaskich ram metalowych.

15

Elementy złączne stosowane w przemyśle konstrukcji cienkościennych

Mucha J.

Fastener : rynek elementów złącznych

|

2016

|

nr 2

59--62

PL

Rynek elementów złącznych w Polsce coraz szybciej się powiększa. Liczba elementów złącznych możliwych do aplikacji w konstrukcjach cienkościennych jest bardzo duża. Ogrom rozwiązań pozwala na różnorakie ich wykorzystanie. Jednak znane są one rodzimym producentom tylko w bardzo małej części. Są najczęściej wykorzystywane w montażu w produktach o „zewnętrznej” technologii wytwarzania. Krajowi wytwórcy starają się to zmienić. Stąd potrzeba przybliżenia czytelnikom „Fastenera” rozwiązań oferowanych na polskim rynku.

16

A study of stability and post-critical behaviour of thin-walled composite profiles under compression

Wysmulski P., Dębski H., Różyło P., Falkowicz K.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2016

|

Vol. 18, no. 4

632--637

EN

The object of this study is a thin-walled channel-section profile made of a carbon-epoxy composite subjected to axial compression. The study included analysis of the critical and weakly post-critical behaviour using experimental and numerical methods. As a result of the research conducted on a physical model of the structure, we determined a post-critical equilibrium path, which was then used to determine the critical load by approximation methods. Simultaneously, numerical calculations were performed by the finite element method. Their scope included a linear analysis of eigenvalue problems, the results of which led to determination of the critical load for the developed numerical model. The second step of the calculations consisted in performing a nonlinear analysis of the structure with geometrically initiated imperfection corresponding to the lowest buckling mode of the investigated profile. The numerical results were compared with the experimental findings, revealing that the developed numerical model of the structure was correct. The numerical simulations were performed using the ABAQUS® software.

PL

Przedmiotem badań jest cienkościenny profil o przekroju ceowym, wykonany z kompozytu węglowo-epoksydowego, poddany osiowemu ściskaniu. Zakres badań obejmował analizę stanu krytycznego i słabo pokrytycznego metodami doświadczalnymi i numerycznymi. W wyniku badań prowadzonych na fizycznym modelu konstrukcji wyznaczono pokrytyczną ścieżkę równowagi, na podstawie której z wykorzystaniem metod aproksymacyjnych określono wartość obciążenia krytycznego. Równolegle prowadzono obliczenia numeryczne z wykorzystaniem metody elementów skończonych. Zakres obliczeń obejmował liniowa analizę zagadnienia własnego, w wyniku której określono wartość obciążenia krytycznego modelu numerycznego konstrukcji. Drugi etap obliczeń obejmował nieliniową analizę stanu słabo pokrytycznego konstrukcji z zainicjowaną imperfekcją geometryczną, odpowiadającą najniższej postaci wyboczenia konstrukcji. Wyniki obliczeń numerycznych porównano z wynikami badań doświadczalnych, potwierdzając adekwatność opracowanego modelu numerycznego konstrukcji. Zastosowanym narzędziem numerycznym był program ABAQUS®.

17

Coupled static and dynamic buckling modelling of thin-walled structures in elastic range review of selected problems

Kołakowski Z., Teter A.

Acta Mechanica et Automatica

|

2016

|

Vol. 10, no. 2

141--149

EN

A review of papers that investigate the static and dynamic coupled buckling and post-buckling behaviour of thin-walled structures is carried out. The problem of static coupled buckling is sufficiently well-recognized. The analysis of dynamic interactive buckling is limited in practice to columns, single plates and shells. The applications of finite element method (FEM) or/and analytical-numerical method (ANM) to solve interaction buckling problems are on-going. In Poland, the team of scientists from the Department of Strength of Materials, Lodz University of Technology and co-workers developed the analytical-numerical method. This method allows to determine static buckling stresses, natural frequencies, coefficients of the equation describing the post-buckling equilibrium path and dynamic response of the plate structure subjected to compression load and/or bending moment. Using the dynamic buckling criteria, it is possible to determine the dynamic critical load. They presented a lot of interesting results for problems of the static and dynamic coupled buckling of thin-walled plate structures with complex shapes of cross-sections, including an interaction of component plates. The most important advantage of presented analytical-numerical method is that it enables to describe all buckling modes and the post-buckling behaviours of thin-walled columns made of different materials. Thin isotropic, orthotropic or laminate structures were considered.

18

Spiętrzenie naprężeń w konstrukcjach cienkościennych – zagadnienia modelowania i optymalizacji

Szybiński B.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2015

|

z. 106

89

PL

Cienkościenne elementy konstrukcyjne znajdują szerokie zastosowanie we współczesnych konstrukcjach, a ich skomplikowane kształty mogą zawierać liczne karby. Towarzyszące karbom spiętrzenie naprężeń jest źródłem inicjacji uszkodzenia konstrukcji. Optymalny dobór parametrów karbów, prowadzący do minimalizacji efektów spiętrzenia naprężeń nabiera więc szczególnego znaczenia w projektowaniu. Oprócz optymalizacji konstrukcji, w numerycznie wspomaganym projektowaniu istotnym jest wprowadzenie nowych modeli obliczeniowych, pozwalających na ocenę efektów spiętrzenia. Przykładem są elementy skończone typu Trefftza, które dzięki zastosowaniu układów funkcji analitycznych pozwalają na szybką ocenę koncentracji, np. wokół karbów w postać otworów.

19

Changes in strength properties of torsion-loaded thin-walled channel beam caused by constructional modifications introduced based on statical analyses

Markiewicz I.

Engineering Transactions

|

2015

|

Vol. 63, iss. 2

203--214

EN

The paper presents results of linear finite element method (FEM) analyses of a thin-walled channel beam in whose central part there are introduced some variants of constructional modifications aimed at improving beam’s ability to carry torsional load. The obtained results show how radically the strength properties of thin-walled structures can be improved by applying simple constructional modifications designed on the basis of the so-called statical analyses. Solutions presented here were taken from the works [2, 5]. Statical analyses allow for finding solutions to constructional problems of complex thinwalled systems, e.g., the systems made of plane elements, well suited to the applied load [2, 5]. They also make it possible to identify cardinal errors in that class of structures and indicate methods of error elimination. Although methods of statical analysis have been studied for a long time, they are still not very popular despite the fact that to use them one only needs to know the fundamentals of statics. The considered problem is important for engineering practice, because the thin-walled channel beams, which are commonly used, exhibit low rigidity to the assumed torsional load.

20

Numerical analysis of compressed plates with a cut-out operating in the geometrically nonlinear range

Falkowicz K., Ferdynus M., Dębski H.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2015

|

Vol. 17, no. 2

222--227

EN

This paper presents the results of a numerical analysis conducted to investigate uniformly compressed rectangular plates with different cut-out sizes. Made of high strength steel, the plates are articulatedly supported on their shorter edges. The FEM analysis examines the nonlinear stability of these structures in the post-buckling state, where the mode of buckling is forced to ensure their stable behaviour. The numerical computations are performed within the geometrically nonlinear range until the yield point is reached. The investigation involves determining the effect of cut-out sizes on elastic properties of the plates with respect to service loads. The numerical analysis is conducted using the ABAQUS software.

PL

Przedmiotem badań są prostokątne płyty z wycięciem o zmiennych parametrach geometrycznych poddane równomiernemu ściskaniu. Płyty podparte przegubowo na krótszych krawędziach wykonano ze stali o wysokich właściwościach wytrzymałościowych. Badania dotyczyły numerycznej analizy MES nieliniowej stateczności konstrukcji znajdujących się w stanie pokrytycznym z wymuszoną postacią wyboczenia zapewniającą stateczny charakter pracy konstrukcji. Obliczenia prowadzono w zakresie geometrycznie nieliniowym do uzyskania poziomu granicy plastyczności materiału. Badano wpływ parametrów geometrycznych wycięcia na charakterystykę sprężystą płyty w zakresie obciążeń eksploatacyjnych. Zastosowanym narzędziem numerycznym był program ABAQUS.