Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Stability Problems of Compressed Thin-Walled Structures

Dębski Hubert

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2018

|

Vol. 12, no 4

190--198

EN

The object of this study involves thin-walled columns made of carbon-epoxy composite with open top-hat cross-section. The material used comprised a composite of epoxy matrix reinforced with carbon fiber (system HexPly M12, Hexcel). The M12 system is used above all in aircraft structures. It exhibits high fatigue durability and good maintenance properties at relatively low specific gravity. The research was carried out as the FEM numerical analyses and experimental tests in buckling and post-buckling state. The numerical tool used was the ABAQUS software.

2

Wyboczenie dynamiczne cienkościennych słupów z materiałów lepkoplastycznych

Mania R. J.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2010

|

Z. 387

3-140

PL

Niniejsza praca jest poświęcona wyboczeniu dynamicznemu lub jak w literaturze synonimicznie nazywane jest to zjawisko: stateczności dynamicznej, czy też odpowiedzi dynamicznej cienkościennych konstrukcji płytowych obciążonych impulsem o skończonym czasie trwania. Analizowane są krótkie słupy o zamkniętych przekrojach poprzecznych w kształcie prostokąta. Słupy te są poddane ściskaniu w płaszczyznach ścian składowych impulsem dynamicznym, który może mieć różne kształty. Rozpatrywane są materiały izotropowe i ortotropowe opisane równaniami konstytutywnymi uwzględniającymi wrażliwość materiału na efekt prędkości odkształcenia (EPO). Materiały takie są nazywane materiałami lepkoplastycznymi. Dotychczas zaledwie w kilku pracach rozważano stateczność dynamiczną płyt i powłoki walcowej z materiału lepkoplastycznego. Nie było natomiast analizy konstrukcji złożonej, jakąjest słup o ścianach płaskich, nie dokonano także porównania rozwiązań uzyskanych dla różnych modeli materiału - sprężystoplastycznego ze sprężysto-lepkoplastycznym. W przyjętym modelu płytowym ścian słupa uwzględniono wpływ ścinania poprzez opis zgodny z teorią ścinania pierwszego rzędu, a wyprowadzenie równań Lagrange'a oparto na zasadzie Hamiltona. Stan lepkoplastyczny materiału opisano równaniem Perzyny. Obliczenia numeryczne przeprowadzono metodą elementów skończonych przy zastosowaniu pakietu ANSYS. Dynamiczne obciążenia krytyczne wyznaczano na podstawie omówionych w pracy kryteriów (najczęściej stosowano kryterium Budiansky'ego-Hutchinsona). Stwierdzono wyraźny związek wielkości dynamicznego obciążenia krytycznego z faktem uwzględnienia w opisie własności materiału - wrażliwości jego na efekt prędkości odkształcenia, tzn. z przyjęciem modelu materiału lepkoplastycznego. Po wprowadzeniu i przeglądzie literatury dotyczącej dynamicznego zachowania konstrukcji płytowych oraz sformułowaniu celu pracy, w rozdziale czwartym podano przegląd impulsowych obciążeń dynamicznych występujących w przyrodzie i stosowanych w opisie obciążeń dynamicznych w rozwiązaniach analitycznych. W rozdziale piątym zamieszczono podstawowe zależności wykorzystywane w analizie stateczności dynamicznej ortotropowych konstrukcji zbudowanych z cienkich płyt prostokątnych. Rozdział ten zawiera także wyprowadzenie równań stateczności dynamicznej dla teorii ścinania pierwszego rzędu z uwzględnieniem wszystkich sił bezwładności. W rozdziale szóstym omówiono stosowane do wyznaczania dynamicznych obciążeń krytycznych kryteria stateczności dynamicznej. Rozdział siódmy zawiera podstawowe równania teorii plastyczności stowarzyszonego płynięcia oraz teorii lepkoplastyczności w zakresie wykorzystanym w uzyskanym rozwiązaniu. Rozdział ósmy to omówienie zastosowanej metody rozwiązania oraz problemów, które wiązały się z jej realizacją, zaś rozdział dziewiąty to prezentacja uzyskanych wyników badań i obliczeń numerycznych. Pracę zamykają uwagi końcowe.

EN

This work deals with dynamic buckling or as it is often called in literature: the dynamic instability or dynamic response of thin-walled plate structures under the pulse loading of finite duration. The short columns with closed rectangular cross section are analyzed. These columns are subjected to dynamic compressive pulse in the plane of component walls. This pulse can be of different shape in time. The isotropic or orthotropic materials are discussed, being described by rate-dependent constitutive equations (in Polish, the strain rate effect is described with shortcut EPO). These type of materials are known as viscoplastic. Review of literature shows only few papers considering dynamic buckling of plates and cylindrical shells. There exists no analysis of combined structures - as the column of plate walls is. Until now there was no comparison of solutions obtained for different material models - between elastic-plastic and viscoplastic ones. The applied model of column walls as thin plates considers the shear influence onto deformations according to First Shear Deformation Theory. The viscoplastic material behavior with Perzyna model is described. The numerical calculations were performed by the finite element method with the application of ANSYS package software. The dynamic buckling load was established with application of dynamic buckling criteria discussed in this work (most often with Budiansky-Hutchinson criteria application). The close relationship between critical buckling load and the consideration of strain rate sensitive material behavior was found, it means with the viscoplastic material model application. After the introduction and the review of literature on the dynamic buckling of plate structures, the thesis of the work is formulated. In chapter four a variety of dynamic pulses present in nature and commonly used to describe the dynamic loading in analytical solutions are discussed. The basic set of governing equations applied in the dynamic buckling analysis of rectangular orthotropic plate structures are presented in chapter five. This chapter also contains derivation of equations of motion of the first-order shear deformation laminated plate theory with all inertia terms present. In chapter six the criteria usually applied for dynamic critical load determination are discussed. Chapter seven includes the fundamental equations of the associated plastic flow theory and viscoplastic formulation in the framework used in this work. Chapter eight contains the discussion of applied method of solution and problems connected with its completion. Chapter nine presents the summary of both analytical and numerical results. The final remarks close the work.

3

The effect of nonlinear restraint on torsional buckling and post-buckling behaviour of a thin-walled column

Szymczak C.

Foundations of Civil and Environmental Engineering

|

2006

|

No. 7

333-342

EN

Torsional buckling and post-buckling of a simply supported axially compressed thin-walled column of open bisymmetric cross-section with a central restrain has been investigated. The nonlinear behaviour of the restraint against the rotation angle of the cross-section has been assumed. The stability consideration is based upon the classical theory of beams with nondeformable cross-section. The solution of the buckling and post-buckling behaviour problem formulated has been found with the perturbation approach. The critical load and the initial post-buckling path of equilibrium for I - column for the cubic relation of the restraint reaction and the rotation angle have been determined. The results show the considerable effect of nonlinearity of the restraint behaviour on the post-buckling path of equilibrium of the column in comparison with the linear restraint.

4

Analiza wpływu imperfekcji na zachowanie się i nośność cienkościennych słupów

Grądzki R.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

1998

|

Z. 250

3-95

PL

Przedmiotem niniejszej pracy jest analiza stanu zakrytycznego i fazy zgniatania cienkościennych słupów poddanych osiowemu ściskaniu pracujących w obszarze sprężysto-plastycznym. W rozważaniach wzięto pod uwagę: współpracę sąsiednich ścian słupa, ugięcia wstępne ścian, naprężenia resztkowe w płytach składowych, nieliniowe wzmocnienie materiału, zmiękczenie materiału powstałe w wyniku wpływu temperatury. Do zbadania zagadnienia zastosowano metodę wariacyjną Rayleigha-Ritza z uwzględnieniem teorii plastycznego płynięcia. Związki pomiędzy naprężeniami i odkształceniami w obszarach sprężysto-plastycznych opisane są równaniami Prandtla-Reussa. Przedstawiona metoda analizy zagadnienia jest kombinacją rozwiązania analitycznego i numerycznego z wykorzystaniem dyskretyzacji ośrodka ciągłego. W każdym kroku obliczeń uwzględniono możliwość: występowania procesów czynnych, biernych i neutralnych, określenia nowej powierzchni plastyczności dla danego przyrostu odkształcenia, redukcji naprężeń do aktualnej powierzchni plastyczności. Zachowanie się słupów w fazie zniszczenia zbadano stosując teorię sztywno-plastyczną. Wyniki obliczeń numerycznych pokazano w postaci wykresów obciążenie-skrócenie słupa, na podstawie których można wyznaczyć nośność graniczną oraz wielkość energii pochłoniętej przez słup podczas zgniatania.

EN

In this work the analysis of the post-buckling state and crushing process of a box-columns subjected to uniform compression in the elasto-plastic range is presented. Different material stress-strain curves and the interaction between buckling behaviour of flanges and initial imperfections such as: out-of-flatness, residual stresses and softening of material are taken into account. The problem is investigated using Rayleigh-Ritz variational method involving plasticity. The stress-strain relations in the elasto-plastic range are described by Prandtl-Reuss equations. The proposed method is a combination of analytical and numerical solutions applying discretization of continuum. In each step of calculations following aspects are taken into account: active and neutral processes, determination of new yield surface for a given strain increment, the reduction of stresses to the actual yield surface, strayed from it, because finite increments are used. The crushing process is investigated on the basis of ridig-plastic theory. The results of numerical calculations are presented in figures as non-dimensional relationships between the average stress σ* and the shortening S* of column, allowing to determine the load carrying capacity and the value of energy absorbed during compression.