Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Strength analysis of eccentrically loaded thin-walled steel lipped C-profile columns

Czechowski Leszek, Kotełko Maria, Jankowski Jacek, Ungureanu Viorel, Sanduly Annabella

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 3

301--316

EN

The work includes the results of numerical, analytical-numerical and experimental study into the influence of load eccentricities with regard to major axis on post-buckling behaviour and load-carrying capacity of thin-walled cold-formed steel lipped channel section columns. The study was solved by using the finite element method (code Ansys) with taking into consideration a full material characteristics in logarithmic strain system and geometric nonlinearities. The analytical-numerical solution was based on Koiter’s theory with an application of finite difference method (FDM). Some chosen results of numerical simulations have been compared to experimental results. The deformations of columns were registered by means of Digital Image Correlation Aramis System (DICAS) to observe the maps and the magnitude of displacements for adequate point of a load. The analyses showed that the decrease in maximum load in a dependency on the eccentricity value can be even 3 times minor in a comparison to the load-carrying capacity of axially loaded column.

PL

Praca dotyczy analiz numerycznych, numeryczno-analitycznych i eksperymentalnych wpływu obciążeń mimośrodowych względem osi centralnej Imax na pokrytyczne zachowanie i nośność cienkościennych zimno formowanych stalowych słupów o przekroju otwartym z żebrami końcowymi w pasach. Problem został rozwiązany stosując metodę elementów skończonych (program Ansys) z uwzględnieniem pełnych charakterystyk materiałowych w układnie logarytmicznym oraz nieliniowości geometrycznych. Rozwiązanie analityczno-numeryczne zostało oparte o teorię Koitera z zastosowaniem metody różnic skończonych. Wybrane wyniki symulacji zostały porównane z wynikami empirycznymi. Deformacje słupów podczas wykonywania badań doświadczalnych były rejestrowane optyczną metodą cyfrowej korelacji obrazów za pomocą systemu Aramis w celu określenia map deformacji i wielkości przemieszczeń punktów dla określonego obciążenia. Wyniki analizy pokazały, iż spadek w maksymalnych siłach w zależności od przesunięcia siły ściskającej względem osi centralnej słupa, może być nawet trzykrotny w odniesieniu do nośności ceowników ściskanych osiowo.

2

Obrazowanie wad w strukturach cienkościennych z wykorzystaniem ultradźwiękowych fal prowadzonych

Spytek Jakub, Dziedziech Kajetan, Ambroziński Łukasz, Pieczonka Łukasz

Badania Nieniszczące i Diagnostyka

|

2022

|

1-4

93--96

PL

W pracy przedstawiono nowatorską technikę badań nieniszczących struktur cienkościennych bazującą na estymacji lokalnej liczby falowej ultradźwiękowych fal prowadzonych. Technika bazuje na punktowym wzbudzeniu fal ultradźwiękowych i rejestracji odpowiedzi drganiowych na siatce punktów w obszarze zainteresowania z wykorzystaniem skanującego wibrometru laserowego. Wzbudzenie może być zrealizowane bezkontaktowo za pomocą impulsu lasera, bądź kontaktowo za pomocą przetwornika piezoelektrycznego. Praca omawia podstawy teoretyczne metody oraz jej zastosowania praktyczne. Skuteczność działania omawianej metody zilustrowano na przykładzie jednorodnej płyty aluminiowej oraz niejednorodnej warstwowej płyty kompozytowej.

EN

In this paper we present a novel nondestructive testing technique for platelike structures, using the local wavenumber estimation of ultrasonic guided waves. The technique is based on the excitation of ultrasonic waves and measuring the full-field response on a grid of points in the area of interest with a scanning laser vibrometer. The excitation can be realized using a non-contact laser pulse or a piezoelectric transducer. The paper discusses theoretical background of the technique and its practical applications. The efficacy of the proposed approach is demonstrated on a homogeneous aluminum plate and an inhomogeneous layered composite plate.

3

Manufacture of Bead-Stiffened Panels Using the Single Point Incremental Sheet Forming Technique

Krasowski Bogdan, Kubit Andrzej, Trzepieciński Tomasz, Slota Jan

Archives of Metallurgy and Materials

|

2022

|

Vol. 67, iss. 4

1305--1314

EN

This paper presents the results of experimental research on the fabrication of thin-walled panels with longitudinal stiffening ribs by the single point incremental sheet forming technique. The bead-stiffened panels were made of Alclad 2024-T3 aluminium alloy sheets commonly used in aircraft structures. The influence of forming parameters and tool strategy on surface quality and the possibility of obtaining stiffening ribs with the required profile and depth was tested through experimental research. Two tool path strategies, spiral with continuous sinking and multi-step z-level contouring, were considered. The results of the experiments were used to verify the finite element-based numerical simulations of the incremental forming process. It was found that the main parameter which influences the formability of test sheets is the tool path strategy; the tool path strategy with multi-step z-level contouring allowed the rib to be formed to a depth of 3.53 mm without risk of cracking. However a greater depth of rib equal of 5.56 mm was achieved with the continuous tool path. The tool path strategy was also the main parameter influencing the surface finish of the drawpiece during the single point incremental forming process.

4

Experimental Analysis of the Post-Buckling Behaviour of Compressed Stiffened Panel with Refill Friction Stir Spot Welded and Riveted Stringers

Kubit Andrzej, Święch Łukasz, Trzepiecinski Tomasz, Faes Koen

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2022

|

Vol. 16, no 2

159--167

EN

The paper presents the results of research aimed at comparing two stringer joining technologies of stiffened panels. Experimental tests were carried out on the basis of uniaxial compression of thin-walled panels stiffened with two parallel stringers. The panels consist of a skin plate and stringers joined with two techniques: riveting and refill friction stir spot welding (RFSSW). The aim of the investigations was to determine the amount of the critical load, the character of the structure's work in the range of post-buckling behaviour and the mode of panel destruction. For deformation measurements, an optical scanner Aramis based on the digital image correlation (DIC) technique was used. The research conducted enabled the assessment of the effectiveness of the RFSSW technology of joining the semi-monocoque structures, taking into account the range of post-critical deformations caused both to the local and global loss of stability. The compression tests have shown that the plate with welded stringers with a spacing of 29.5 mm exhibits the ultimate load similar to the variant of the riveted panel. It was also observed that the nature and number of buckling half-waves depend on the applied load and spacing between connectors.

5

Analizy MES oraz badania odkształceń i naprężeń w otoczeniu nitu w cienkościennej strukturze lotniczej

Jachimowicz Jerzy, Kajka Rafał, Szachnowski Wiesław, Szymczyk Elżbieta

Przegląd Mechaniczny

|

2020

|

nr 3

33--46

PL

Zarówno podczas eksploatacji samolotów i śmigłowców, jak również w badaniach elementów innych struktur cienkościennych obserwuje się wiele interesujących zjawisk zachodzących w połączeniach nitowych, jak na przykład odkształcenia plastyczne, fretting itp., które wpływają ujemnie na trwałość połączenia, powodując inicjację pękania pokrycia. W artykule zaprezentowano wyniki badań dotyczących wizualizacji pól naprężeń metodami analizy MES oraz optycznymi połączeń nitowanych oraz wskazano na możliwość wykorzystywania tego rodzaju metod w badaniach odkształceń występujących w tych połączeniach.

EN

During the exploitation of aircraft and helicopters, as well as in the study of elements of other thin-walled structures, many interesting phenomena are observed in riveted joints, such as plastic deformations, fretting, etc., which negatively affect the durability of the joint, causing the initiation of cracking of the covering. The paper presents the results of research concerning the visualization of stress fields by FEM analysis methods and optical methods of riveted joints and indicates the possibility of using such methods in studies of deformation occurring in such type of joints.

6

Zastosowanie taśm CFRP do wzmacniania stalowych elementów profilowanych na zimno

Szewczak Ilona, Reszut Katarzyna

Przegląd Budowlany

|

2020

|

R. 91, nr 11

55--60

PL

W niniejszej pracy przedstawiono wybrane zagadnienia związane ze wzmacnianiem stalowych elementów profilowanych na zimno taśmami CFRP. W pierwszej części pracy dokonano przeglądu literatury i przedstawiono podstawowe informacje dotyczące stalowych elementów cienkościennych profilowanych na zimno oraz materiałów kompozytowych CFRP, podkreślając zalety i wady wykorzystania ich do wzmacniania konstrukcji stalowych. Następnie przedstawiono opublikowane, własne badania naukowe dotyczące wpływu długości zakotwienia taśm CFRP i ich lokalizacji na nośność i efektywność wzmacniania stalowych belek cienkościennych typu sigma.

EN

This paper presents selected issues related to the reinforcement of cold-formed steel elements with CFRP tapes. In the first part of the work, the literature was reviewed and basic information on cold-formed thin-walled steel elements and CFRP composite materials, emphasizing the advantages and disadvantages of using them to reinforce steel structures was presented. Moreover, published, own scientific research on the influence of effective anchorage length of the CFRP tape and their location on the load capacity and on the effectiveness of strengthening thin-walled steel beams of the sigma type with CFRP composites was presented.

7

Dynamic analysis of thin-walled structures as energy absorbers

Mazurek Krzysztof, Szyguła Marek

Mining Machines

|

2020

|

no. 2

2--12

EN

In this work, a FEM dynamic analysis of the energy absorbing system was carried out on the example of a thin-walled column loaded with impact of mass. The results of the numerical analysis of the impact of the column cross-sectional shape and the notch on the amount of impact energy absorbed are presented. Modeling of phenomena occurring during impact is a very complex task, because it is necessary to analyze a complicated process in which geometric and physical nonlinearities and contact problems occur. Model preparation and calculation using the finite element method (FEM) is currently the most reliable method of modeling impacts. The results of numerical analyzes discussed in the paper were carried out using the special MSC.Software.

PL

W niniejszej pracy przeprowadzona została analiza dynamiczna układu pochłaniającego energię na przykładzie cienkościennej kolumny, obciążonej udarem masy. Przedstawiono wyniki analizy numerycznej wpływu kształtu przekroju poprzecznego kolumny oraz karbu na wielkość pochłoniętej energii uderzenia. Modelowanie zjawisk zachodzących podczas uderzenia jest bardzo złożonym zadaniem, gdyż należy przeprowadzić analizę procesu, w którym następują nieliniowości geometryczne i fizyczne oraz problemy kontaktu. Przygotowanie modelu i przeprowadzenie obliczeń przy użyciu metody elementów skończonych (MES) jest aktualnie najbardziej wiarygodną metodą modelowania uderzeń. Omówione w pracy wyniki analiz numerycznych uzyskano przy wykorzystaniu specjalistycznego programowania firmy MSC.Software.

8

Neural Networks in Crashworthiness Analysis of Thin-Walled Profile with Foam Filling

Rogala Michał

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2020

|

Vol. 14, no 3

93--99

EN

This article presents the numerical tests of thin-walled compressed columns with a square cross-section. The crush efficiency indicators were determined using the finite element method (Abaqus) and neural networks of MLP. The models had a constant circular trigger, with a diameter of 32 mm. During dynamic analysis, the samples were loaded with 1700 J. The numerical models were filled with aluminum foam from 40 mm to 180 mm every 20 mm. The study presents the conclusions for the thin-walled models with crushable foam.

9

Modelling method of dynamic characteristics of marine thin-walled structure

Doan Do Van, Szeleziński Adam, Murawski Lech, Muc Adam

Journal of KONES

|

2019

|

Vol. 26, No. 4

39--46

EN

Thin-walled structures are very popular in industries, especially in the field of shipbuilding. There are many types of equipment and structures of ships, which are made up of thin-walled structures such as hull, deck and superstructure. Therefore, the analysis and understanding of the static and dynamic characteristics of a thin-walled structure are very important. In this article, we focus on vibration analysis of a typical thin-walled structurerectangular plate, a basic structure of the hull. Vibration analysis of a rectangular thin plate is conducted by two methods: numerical modelling method of the finite element on Patran-Nastran software platform and experimental method implemented in the laboratory of Gdynia Maritime University. Thin rectangular plate is fixed one end by four clamping plates and is modelled with finite elements and different meshing densities. The numerical model of thin rectangular plate is divided into four cases. Case 1, thin rectangular plate, and clamping plates are modelled with two-dimensional elements. Case 2, the rectangular thin plate is modelled with two-dimensional elements; the clamping plates are modelled with three-dimensional elements. Case 3, both the rectangular thin plate and clamping plates are modelled with three-dimensional elements. Case 4, the rectangular thin plate, and clamping plates are modelled with three-dimensional elements with larger mesh density to increase the accuracy of the calculation results. After that, the results of vibration analysis according to the numerical modelling method on Patran-Nastran software platform for these cases were compared with the measurement results. From there, assess the accuracy of analysis results of selected numerical model methods and the ability to widely apply this numerical model method to other marine structures

10

Projekt i weryfikacja numeryczna założeń stanowiska do badania wpływu obciążenia na częstości drgań własnych cienkościennego panelu

Mańkowski J., Poprzęcki P., Pakowski R.

Mechanik

|

2018

|

R. 91, nr 1

45--47

PL

Przedstawiono projekt stanowiska badawczego pozwalającego na ocenę wpływu obciążenia na częstości drgań własnych panelu cienkościennego. Opisano również model MES, który umożliwił ocenę wytrzymałości, a przede wszystkim numeryczną weryfikację założeń badawczych.

EN

Demonstrated is a description of a research station project, which allows to assess the influence of a load on natural frequency of a thin-walled panel. A FEM model, which allowed assessing the strength, but primarily the numerical verification of the research assumptions, has also been included.

11

Out-of-plane static crushing of thin-walled honeycomb structures. Numerical and experimental investigation

Ciepielewski Radosław, Dybcio Paweł, Barnat Wiesław

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2018

|

Vol. 12, no 3

96--105

EN

Aim of presented study was to compare plateau stress in honeycomb structures under out-of-plane load calculated using Wierzbicki formula with numerical simulations validated using experimental trials. ALUBOND® Alucore honeycomb structure was examined. The results of theoretical, experimental and numerical investigation are reported. Two methods of modeling core behavior were evaluated using simulations. Full core geometry and simplified Y-shaped element were analyzed. Both approaches were compared with experimental out-of-plane compression tests. Aim of the study was to determine the influence of core geometrical parameters on obtained plateau stress value. Various foil thicknesses and cell sizes were studied numerically. The results showed, that initial and final deformation mode strongly depends on the geometry of the honeycomb structure. Force required to crush the core grew with increase of wall thickness, and decreased with increase of cell size. Calculations were performed using an implicit integration scheme implemented in the LS-DYNA software. Research showed the presence of plateau relationship between stress and geometric dimensions and structure response. Good agreement between results obtained by all methods was achieved. Basing on the results, conclusions concerning modeling honeycomb materials were drawn.

12

Energy absorbing effectiveness – different approaches

Kotełko M., Jankowski J., Ferdynus M.

Acta Mechanica et Automatica

|

2018

|

Vol. 12, no. 1

54--59

EN

In the paper the study of different crashworthiness indicators used to evaluate energy absorbing effectiveness of thin-walled energy absorbers is presented. Several different indicators are used to assess an effectiveness of two types of absorbing structures, namely thin-walled prismatic column with flaws and thin-walled prismatic frustum (hollow or foam filled) in both cases subjected to axial compressive impact load. The indicators are calculated for different materials and different geometrical parameters. The problem of selection of the most appropriate and general indicators is discussed.

13

Analysis and synthesis of complex spatial thin-walled structures

Marchenko A., Chepurnoy A., Sen'ko V., Makeev S., Litvinenko O., Sheychenko R., Graborov R., Tkachuk M., Bondarenko M.

Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska

|

2017

|

z. 1/110

17--29

EN

The new approach to solve the problems of analysis and synthesis of complex spatial thin-walled structures is proposed. It is based on generalized parametric modeling of complex mechanical systems. Generalized parameters are structure, design and technological solutions for the structures, design parameters and operating conditions. Beside the solution of problems of a single analysis, and multivariate studies, and studies of rational design and technological solutions are provided. In addition, it is possible to justify parameters of finite element models for accurate calculation of stress-strain state by the finite element method. Also, it becomes possible to model boundary conditions and loading effort, not only for one, but for a number of similar designs. As the result a tool for quick and accurate solutions of totality of tasks justification of design solutions for complex spatial thin-walled structures by strength and stiffness criteria is created.

PL

Zaproponowano nowe podejście do rozwiązania problemów analizy i syntezy skomplikowanych przestrzennych i cienkościennych struktur. Jest on oparty na uogólnionym parametrycznym modelowaniu złożonych układów mechanicznych. Parametry są uogólnione budową, konstrukcją i rozwiązaniem technologicznym dla struktury, parametrów konstrukcyjnych i warunków pracy. Oprócz rozwiązania problemów pojedynczej analizy oraz badań i analiz wielowymiarowych, prezentowane są racjonalne projekty i rozwiązania technologiczne. Ponadto istnieje możliwość uzasadnienia parametrów modeli elementów skończonych dla dokładnego obliczenia stanu rozciągania metodą elementów skończonych. Ponadto istnieje możliwość modelowania warunków brzegowych i wysiłku załadunków, nie tylko dla jednego, ale dla wielu podobnych wzorów. W rezultacie powstaje narzędzie do szybkich i dokładnych rozwiązań całości zadań uzasadniających rozwiązania projektowe dla złożonych przestrzennych cienkościennych konstrukcji według kryteriów wytrzymałości i sztywności.

14

Praca cienkościennej struktury kompozytowej w stanie krytycznym

Różyło P.

Przegląd Mechaniczny

|

2017

|

nr 6

36--41

PL

Przedmiotem badań był cienkościenny kompozytowy profil o określonych parametrach geometrycznych. Próbka rzeczywista oraz opracowana numerycznie zostały poddane procesowi osiowego ściskania, podczas którego badano stan krytyczny oraz słabo krytyczny. Model podparto przegubowo na krawędziach stanowiących pra krój poprzeczny badanego profilu, odpowiednio w górnej i dolnej go części. Badania numeryczne wykonywano w zakresie nieliniowej stateczności konstrukcji. Analizę MES przeprowadzono do momentu osiągnięcia wyraźnej utraty stateczności, przy jednoczesnym wyznaczeniu wartości sił krytycznych. Do obliczeń numerycznych wykorzystano system ABAQUS®. Podstawowym aspektem badawczym było wyznaczenie stopnia zbieżności wyników uzyskanych metodą eksperymentalną oraz numeryczną w zakresie dopuszczalnych obciążeń eksploatacyjnych. Badania numeryczne realizowano wyłącznie w i kresie sprężystym, pozwalającym na stateczną pracę cienkościenny konstrukcji.

EN

The object of the research was thin-walled composite profile of certain geometrical parameters. The real and numerical specimen, has under gone a process of axial compression, in which studied critical and poorly after-critical condition. Model was supported articulated on the edges constituting the cross-section of the test profiles in the upper and low parts. Numerical investigations were carried out exclusively in the field of non-linear stability of the structure. FEM analysis was carried out until achieving a clear loss of stability, in order to determine the value the critical force. For the numerical calculations used ABAQUS® program. A key aspect of the research was to determine the level of convergence of the results obtained by experimental and numerical research, to the extent permissible operating loads. Numerical research carried outs exclusively in the field of elastic, which allows you to stable work of thin-walled structures.

15

Strength analysis of a large-size supporting structure for an offshore wind turbine

Niklas K.

Polish Maritime Research

|

2017

|

S 1

156--165

EN

The offshore wind power industry is the branch of electric energy production from renewable sources which is most intensively developed in EU countries. At present, there is a tendency to install larger-power wind turbines at larger distances from the seashore, on relatively deep waters. Consequently, technological solutions for new supporting structures intended for deeper water regions are undergoing rapid development now. Various design types are proposed and analysed, starting from gravitational supports (GBS), through monopiles and 3D frame structures (jackets, tripods), and ending with floating and submerged supports anchored to the seabed by flexible connectors, including TLP type solutions. The article presents the results of examination of an untypical large-size gravitational support intended for waters with the depth of up to 40 m. Firstly, a general concept of the new design is presented, while the next basic part of the article describes the support design in detail and provides its strength analysis. The examined support has the form of a large steel container consisting of conical segments. The strength analysis was conducted using the finite element method (FEM), in accordance with the standard DNVGL-ST-0126. Modifications introduced to the most heavily loaded structural node of the support, which was the set of base bottom trusses, is also included. The results of the performed analysis prove that the presented concept of supporting structure for a 7MW turbine meets fundamental strength criteria. The nonlinear buckling analysis was performed to evaluate the critical force acting on the support, which turned out to be 1.44 times as large as the maximum load of the wind turbine. Potentially important issues for further analyses have been identified as those resulting from the asymmetry of basic loads acting on the support.

16

Kształtowanie profili cienkościennych wspomagane laserowo

Widłaszewski J., Nowak Z., Nowak M., Kurp P.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2017

|

T. 28, nr 3

183--198

PL

W ostatnich latach badane są procesy kształtowania plastycznego z wykorzystaniem lokalnego nagrzewania laserowego. Nagrzewanie ma na celu umożliwienie lub ułatwienie obróbki plastycznej materiałów, które wykazują niekorzystne właściwości, jak: kruchość, silne efekty umocnienia czy powrotnego odkształcenia sprężystego. Zaprezentowane badania dotyczą hybrydowego termo-mechanicznego kształtowania plastycznego elementów cienkościennych z użyciem lokalnego nagrzewania materiału wiązką laserową. Docelowo prace są nakierowane na formowanie elementów ze stopów wykorzystywanych w przemyśle lotniczym takich, jak nadstopy niklu Inconel 625, Inconel 718, a także wysokostopowe stale martenzytyczne AISI 410 i AISI 325. Wstępne badania przeprowadzono z użyciem stali nierdzewnej X5CrNi18-10. Prace eksperymentalne i symulacje numeryczne objęły zachowanie się płaskowników o grubości 1 mm, poddanych działaniu obciążenia mechanicznego w układzie wysięgnikowym i nagrzewanych wiązką lasera CO2, przemieszczaną od swobodnego końca próbki do miejsca jej zamocowania. Doświadczalnie wykazano możliwość stosunkowo łatwego uzyskiwania dużych deformacji giętnych dzięki zastosowaniu nagrzewania laserowego. Zweryfikowane eksperymentalnie symulacje numeryczne, które wykonano metodą elementów skończonych, ujawniły intensywne płynięcie plastyczne warstwy ogrzewanej wiązką laserową. Towarzyszyło temu przemieszczanie się osi obojętnej przekroju. W kolejnym etapie badane było gięcie rur cienkościennych na specjalnie skonstruowanym stanowisku. Umożliwia ono kontrolowane wprowadzanie obciążenia mechanicznego, ogrzewanie materiału ruchomą wiązką laserową i wymuszanie zadanej deformacji zgodnie ze schematem kinematycznym urządzenia.

EN

Forming processes assisted by localised laser heating are studied in recent years. Heating is used to make it possible or facilitate forming of materials, which exhibit such adverse properties as: brittleness, effects of high work-hardening or a high elastic spring-back. The hereby presented investigations concern the hybrid thermo-mechanical forming of thin-walled parts using local heating of the material by the laser beam. The research is aimed at forming of parts from materials used in the aviation industry, such as the nickel-base super-alloys Inconel 625, Inconel 718, and also martensitic super-alloys AISI 410 and AISI 325. Preliminary investigations are conducted using X5CrNil8-10 (1.4301) stainless steel. Experimental study and numerical simulations cover the behaviour of thin beams 1 mm thick, subjected to mechanical load in the cantilever arrangement and heated by the CO2 laser beam moving from the free end of the sample towards its fixture. The possibility of obtaining large bending deformations relatively easily due to the application of laser beam is demonstrated experimentally. Experimentally verified finite element numerical simulations show the intense plastic flow of the material layer heated by the laser beam. It is accompanied by a shift of the cross-section neutral axis of the beam. Bending of thin-walled tubes in a specially designed device is studied in the next step. It allows introducing mechanical loading in a controlled manner, heating the material by a moving laser beam and forcing the required deformation according to the kinematic scheme of the device.

17

The analysis of buckling and post buckling in the compressed composite columns

Wysmulski P.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2017

|

Vol. 85, nr 1

35--41

EN

Purpose: The aim of the study was to analyse the work of a thin-walled C-shaped profile, made of a carbon-epoxy composite, which was subjected to unified axial compression. Design/methodology/approach: The scope of the study included the analysis of the critical and low post-critical state by the use of numerical and experimental methods. As a result of the experimental test, performed on the physical specimen, post-critical equilibrium path had been determined, on the basis of which, with use of the adequate approximation method critical load value was defined. The next stage of the research was devoted to numerical analysis based on the finite element method. The studies were carried out on a scope of the linear analysis of the eigenvalue problem, on the basis of witch the critical value of load for mathematical model was found. The next step of the numerical tests was covering the nonlinear analysis of the low post-critical state for the model with geometrical imperfection, corresponding to the lowest form of buckling. Findings: The result of the study was to determine the value of the critical load, on the basis of the experimentally obtained post-critical equilibrium paths of the structure, with use of two independent methods of Approximation: Koiter's method and the method of the vertical tangent. The results of the analysis were compared with the value of the critical load determined by using finite element method. Research limitations/implications: The obtained results of study provide the important information concerning the modelling techniques of the thin-walled structures made of composite materials, while confirming the adequacy of the numerical models developed both in the calculation of eigenvalue problem, as well as non-linear static analysis in the post-critical range. Originality/value: The research provided the necessary knowledge of the behaviour of the critical and low post-critical of the thin-walled structure made of modern orthotropic material (CFRP).

18

Experimental and numerical analysis of compression thin-walled composite plates weakened by cut-outs

Falkowicz K.

Archives of Civil Engineering

|

2017

|

Vol. 63, nr 4

161--172

EN

Buckling and postbuckling response of thin-walled composite plates investigated experimentally and determinated analytically and numerically is compared. Real dimension specimens of composite plates weakened by cut-out subjected to uniform compression in laboratory buckling tests have been modelled in the finite element method and examined analytically based on P-w2 and P-w3 methods. All results were obtained during the experimental investigations and the numerical FEM analysis of a thin-walled composite plate made of a carbon-epoxy laminate with a symmetrical eight-layer arrangement of [90/-45/45/0]s. The instrument used for this purpose was a numerical ABAQUS® program.

PL

W pracy zajmowano się oryginalną koncepcją płytowego elementu cienkościennego z centralnym wycięciem, do zastosowania jako element sprężysty. Badania obejmowały liniową i nieliniową analizę numeryczną konstrukcji z wykorzystaniem metody elementów skończonych oraz eksperymentalną weryfikację obliczeń MES. Przedmiot badań stanowiła cienkościenna płyta z centralnym prostokątnym wycięciem, wykonana z kompozytu węglowo-epoksydowego. Struktura laminatu złożona była z 8 warstw o jednakowej grubości wynoszącej 0.131 [mm] w symetrycznym układzie warstw względem płaszczyzny środkowej pakietu. Badania prowadzono na płycie kompozytowej o konfiguracji warstw kompozytu [90/-45/45/0]s. Zakres pracy obejmował badania eksperymentalne na rzeczywistej konstrukcji oraz wykonanie symulacji numerycznej z wykorzystaniem metody elementów skończonych. Analizowano stan krytyczny ściskanej osiowo cienkościennej płyty kompozytowej z centralnym prostokątnym wycięciem, podpartej przegubowo na obydwu końcach oraz rozwiązanie zagadnienia nieliniowej stateczności, w którym obliczenia prowadzono na modelach z zainicjowaną imperfekcją geometryczną odpowiadającą wyższej, giętno-skrętnej postaci wyboczenia konstrukcji.

19

Effect of quadrilateral discontinuity size on the energy absorption of structural steel profiles

Estrada Q., Szwedowicz D., Majewski T., Martinez E., Rodriguez-Mendez A.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2016

|

Vol. 18, no. 2

186--193

EN

In this paper the effect of discontinuity size on energy absorption performance of steel square profiles is reported. The analysis consists of finite element simulations and experimental results of the compression strength of steel profiles with discontinuities. The discontinuities were placed at the mid span of the profiles in two walls opposite to each other. Square, rectangular and diamond initiators were evaluated at different scales. The numerical results determined the size intervals that present a good energy absorption performance in each case. Energy absorption capabilities were increased up to 12.54% with respect to a structure without discontinuities. Additionally, the peak load value (Pmax) was decreased 25.97% with the implementation of a diamond initiator. For structures with discontinuities with major axis close to the profile width, a buckling effect was observed. Finally, it was observed that the size of the initiators contributes to reduce the peak load (Pmax) value.

PL

W pracy przedstawiono analizę wpływu rozmiaru nieciągłości na pochłanianie energii przez stalowe profile o przekroju kwadratowym. Analiza przedstawia wyniki symulacji elementami skończonymi próby ściskania profili stalowych z nieciągłościami oraz porównanie z danymi eksperymentalnymi. Nieciągłości zostały usytuowane w środku profilu w dwóch przeciwległych ścianach. W pracy zostały przebadane nieciągłości o formach kwadratowych, prostokątnych i rombowych dla różnych wymiarów. Stwierdzono wzrost o 12,54% możliwości pochłaniania energii w porównaniu dla struktur bez nieciągłości. Dodatkowo, w przypadku nieciągłości rombowych stwierdzono spadek wartości siły maksymalnej (Pmax) o 25,97%. Zaobserwowano występowanie efektu wyboczenia dla nieciągłości rombowej gdy wymiar jej osi zbliża się do szerokości profilu. Zaobserwowano, ze rozmiar nieciągłości wpływa na redukcje wartości maksymalnego obciążenia oraz w tym samym czasie na obniżenie pochłanianej energii.

20

Numeric simulations of surface pressure and microslip phenomena occurring in riveted joints of semi-monococque structures in effect of the action of tension field

Mańkowski J.

Advanced Technologies in Mechanics

|

2016

|

Vol. 3, no. 1 (6)

7--11

EN

Tension fields are shown to have an influence on surface pressure and on material deformation in the riveted joints in thin walled structures and particularly in semistressed skin structures. Stresses and materials displacements were analyzed in the riveted joints performing under such conditions. Special attention has been attached to estimation of the microslips occurring between rivets and holes. A thin plate panel has been used for the test sample, which under effort condition revealed tension fields.