Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Assessment methods of mechanical properties of composite materials

Kamocka M., Mania R. J.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2017

|

Vol. 21, nr 4

1005--1018

EN

The paper deals with a specific kind of imperfection in multilayered composite structures as thickness deviation. During manufacturing process the layers are laminated together with resin. Lack of accuracy or some errors during autoclaving process could contribute to thickness deviation when thin layer of resin remains between plies. This is particularly important in the case of hybrid laminates as Fibre Metal Laminates (FML). Therefore, the aim of this work is to determine the impact of thickness imperfection on the variation of effective mechanical properties of FML thin-walled panels. Two methods have been considered in the study: assumption of additional resin/matrix layer in a stacking sequence and a correction of fibre volume fraction in composite layers. A full 3-2 FML lay-up has been analyzed using Classical Lamination Plate Theory with connection to two micromechanical approaches: analytical (Rule of Mixture) and numerical (Finite Element Method). Results of calculations were verified by conducted experimental tests.

2

Local nonsymmetrical postbuckling equilibrium path of the thin FGM plate

Kolakowski Z., Mania R. J., Grudziecki J.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2015

|

Vol. 17, no. 1

135--142

EN

The influence of the imperfection sign (sense) on local postbuckling equilibrium path of plates made of functionally graded materials (FGMs) has been analyzed. Koiter’s theory has been used to explain this phenomenon. In the case of local buckling, a nonsymmetrical stable equilibrium path has been obtained. The investigations focus on a comparison of the semi-analytical method (SAM) and the finite element method (FEM) applied to the postbuckling nonlinear analysis of thin-walled complex FG plated structures.

PL

W pracy przedstawiono analizę wpływu znaku imperfekcji wstępnej na charakterystykę lokalnej pokrytycznej ścieżki równowagi płyty wykonanej z materiału gradientowego. Do wyjaśnienia tego efektu zastosowano teorię Koitera. W przypadku lokalnej utraty stateczności uzyskano niesymetryczne stateczne ścieżki równowagi. Prezentowane badania były skoncentrowane na porównaniu wyników uzyskanych na podstawie własnej metody pół-analitycznej z wynikami uzyskanymi przy zastosowaniu metody elementów skończonych w nieliniowej analizie cienkościennych konstrukcji płytowych wykonanych z materiałów gradientowych.

3

Static and Dynamic Thermomechanical Buckling Loads of Functionally Graded Plates

Kowal-Michalska K., Mania R. J.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2013

|

Vol. 17, nr 1

99--112

EN

In the paper the buckling phenomenon for static and dynamic loading (pulse of finite duration) of FGM plates subjected to simultaneous action of one directional compression and thermal field is presented. Thin, rectangular plates simply supported along all edges are considered. The investigations are conducted for different values of volume fraction exponent and uniform temperature rise in conjunction with mechanical dynamic pulse loading of finite duration.

4

Numeryczne aspekty analizy stateczności statycznej i dynamicznej płyt gradientowych

Kołakowski Z., Kowal-Michalska K., Mania R. J.

Modelowanie Inżynierskie

|

2012

|

T. 13, nr 44

139-144

PL

W pracy przedstawiono analizę statyczną i dynamiczną wyboczenia płyt z materiałów gradientowych poddanych jednokierunkowemu ściskaniu. Udział objętościowy ceramiki i metalu zmienia się według funkcji wykładniczej po grubości płyty. Rozważane są płyty prostokątne przegubowo podparte na wszystkich brzegach. Analizowane są stany krytyczne i zakrytyczne dla obciążeń statycznych oraz zachowanie płyty pod wpływem obciążeń impulsowych o skończonym czasie trwania. Rozwiązanie uzyskano metodą elementów skończonych. Gradacja właściwości płyty nasuwa problemy z realizacją warunków brzegowych (przegubowe podparcie, obciążenie przemieszczeniem) przyjętych w modelu obliczeniowym, prowadzące do różnic w otrzymanych wynikach.

EN

The paper presents an analysis of static and dynamic buckling of FGM plates subjected to axial compression. The volume fraction of ceramic and metal varies through the thickness of the plate according to the simple power law. Rectangular plates considered are simply supported along all edges. The static buckling and nonlinear postbuckling states are analyzed as well as the dynamic behaviour under pulse load of finite duration. The solution was obtained with FEM application for pulse loads. The gradation of constituents properties through the plate thickness raises problems with the implementation of boundary conditions ( force control versus displacement control), adopted in the applied numerical model , leading to differences in obtained results.

5

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.

6

Membrane-flexural coupling effect in dynamic buckling of laminated columns

Mania R. J.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2010

|

Vol. 14, nr 1

137-150

EN

The purpose of this paper is the analysis of dynamic stability of thin-walled laminated columns of closed rectangular cross-section, subjected to in-plane pulse loading of finite duration. In the analysis with the FE Method the Lagrange strain tensor is assumed and various material characteristics are applied. In the solution the shear influence is considered according to the First Shear Deformation Theory displacement field. In the performed analysis the influence of walls initial imperfections, pulse shape and pulse duration on the dynamic buckling load are examined as well as the stacking sequence of laminated walls, the orientation of principal directions of separate layers and orthotropy ratio. The applications of some dynamic criteria are compared as well.

7

Critical and postcritical behavior of thin-walled multicell column of open profile

Królak M., Mania R. J.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2010

|

Vol. 14, nr 2

281-290

EN

In the paper thin-walled isotropic and orthotropic multicell columns with open cross-section are considered. The local buckling and load carrying capacity analysis of these type columns under uniform compression was performed. Columns built of square shape cells with equal thickness of all walls and constant cross-section area were analyzed. The width of walls depends on the number of cells present in a column. The obtained results - it is the cell number and cross-section shape influence on the buckling load and load carrying capacity, are presented in the form of graphs and tables. The relatively high increase of local buckling stress value is demonstrated as well as the decrease of relationship between the load carrying capacity and buckling load - both events connected with increase of cell number.

8

Stability and load carrying capacity of multi-cell thin-walled columns of rectangular cross-sections

Królak M., Kowal-Michalska K., Mania R. J., Świniarski J.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2009

|

Vol. 47 nr 2

435-456

EN

The paper concerns theoretical, numerical and experimental analysis of the stability and ultimate load of multi-cell thin-walled columns of rectangular and square cross-sections subjected to axial compression (uniform shortening of the column). The theoretical analysis deals with the local and global stability of multi-cell orthotropic columns of a rectangular profile with rectangular cells. It has been shown that for a multi-cell column made of the same material and having the same cross-section area, the value of local buckling stress of the column walls grows rapidly with an increase of the cell number. The experiment conducted for isotropic columns has also proved a significant growth of the ultimate load with the increase of the cell number. The paper gives some conclusions which can be useful in design of thin-walled box columns.

PL

Praca poświęcona jest teoretycznej, numerycznej i doświadczalnej analizie stateczności i nośności granicznej wielokomorowych cienkościennych słupów o prostokątnych i kwadratowych przekrojach poprzecznych poddanych osiowemu ściskaniu (odpowia- dającemu równomiernemu skróceniu słupa). Rozważania teoretyczne dotyczą lokalnej i globalnej utraty stateczności wielokomorowych ortotropowych słupów o obrysie prostokątnym, z prostokątnymi komorami. Wykazano, że dla wielokomorowego słupa wykonanego z tego samego materiału i o takim samym polu przekroju poprzecznego wartości lokalnego naprężenia krytycznego ścian słupa wzrastają gwałtownie wraz ze wzrostem liczby komór. Doświadczenia przeprowadzone dla izotropowych słupów potwierdziły wzrost zarówno naprężeń krytycznych, jak i nośności badanych modeli wraz ze wzrostem komór. W pracy podano pewne wnioski, które mogą być przydatne przy projektowaniu cienkościennych słupów o przekrojach skrzynkowych.

9

Some Aspects Of Dynamic Buckling of Plates Under In-Plane Pulse Loading

Kowal-Michalska K., Mania R. J.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2008

|

Vol. 12, nr 2

135-146

EN

The paper deals with the dynamic response of thin iso- and orthotropic plates subjected to in{plane pulse loading. The problem is investigated on the basis of finite element method using computer code ANSYS8.1. The influence on the dynamic behaviour of plates of following factors: shape of pulse loading, imperfection sensitivity, time of pulse duration and material properties is analysed. The dynamic buckling load is estimated on the basis of different dynamic stability criteria.