Przedmiotem pracy są belki-słupy trójwarstwowe poddane zginaniu lub osiowemu ściskaniu. Przedstawiono dwa modele belki-słupa trójwarstwowego. Równania równowagi dla obu modeli zapisano, korzystając z zasady stacjonamości całkowitej energii potencjalnej. Wyznaczono ugięcia oraz naprężenia w badanych belkach. Sformułowano i rozwiązano problem wyboczenia ogólnego słupów. Wyniki rozwiązań analitycznych porównano z badaniami numerycznymi MES, a także z eksperymentem dla wyboczenia ogólnego.
EN
The subject of the paper are sandwich beams loaded in four-point bending or axially compressed. Two models of the beams are presented. The equation of equilibrium is obtained based on the principle of stationary total potential energy. The analytical solution of this equation is composed of hyperbolic functions. Numerical calculations are realized for a family of sandwich beams with different mechanical properties of the core. Moreover, FEM investigations are realized. Results of both methods for global buckling are compared with experimental tests.
Przedmiotem artykułu są poziome walcowe zbiorniki ciśnieniowe. Wybrano na podstawie literatury pewne podstawowe problemy wytrzymałości i stateczności tych konstrukcji. Wyróżniono w opisach części walcowe zbiorników – powłoki walcowe, dna wypukłe oraz połączenia kołnierzowe śrubowe króćców. Wyniki badań numerycznych zestawiono na rysunkach.
Wyboczenie sprężyste ogólne, postaciowe i miejscowe belek cienkościennych o przekrojach otwartych jest opisane z uwzględnieniem aktualnych osiągnięć w świecie. Wyróżnione trzy rodzaje wyboczeń przedstawiono dla przykładowych belek. Zamieszczono rozwiązania analityczne i numeryczne metodą pasm skończonych (FSM). Wskazano na założenia teorii Vlasova dla prętów cienkościennych i zakres jej stosowania. Zwrócono uwagę na wyboczenie postaciowe pręta, które może mieć istotne znaczenie w projektowaniu konstrukcji.
EN
The elastic general, shaped and local thin-walled beams with open cross-section is described with taking into account the current developments in the world. The distinguished three types of bucklings are presented for the exemplary beams. The analytical and numerical solutions with the finite bands methods (FSM) are placed. It is pointed to the assumptions of Vlasova theory for thin-walled rods and its scope. It is paid attention to the shaped buckling of rod which may be important in designing of the construction.
Przedmiotem artykulu jest sprężysta belka trójwarstwowa przegubowo podparta na obu końcach. Rozpatrzono dwa przypadki obciążenia belki. W pierwszym przypadku na belką działa równomiernie rozłożone obciążenie poprzeczne, natomiast w drugim przypadku na belką działa wzdłużna ściskająca siła osiowa. Wyprowadzono i rozwiązano równania równowagi, a następnie opisano wytrzymałość i wyboczenie belki.
EN
Subject of the work is an elastic three-layered beam pivoted at its both ends. Two load-cases of the beam are considered. In the first one the beam is subject to uniformly distributed transverse load, in the other - a lengthwise axial compressive force exerts on the beam. Equations of equilibrium have been formulated and solved and, afterwards, the strength and buckling of the beam was described accordingly.
The paper is devoted to buckling problem of axially compressed shallow cylindrical panels. Governing differential equations of the nonlinear theory of shallow cylindrical shells are analytically solved. Critical stresses and equilibrium paths of the panels with small curvatures are analytically studied. The formula of the critical stresses for almost flat, cylindrical panels is derived. The “shallowness” of the panel is given by the parameter α and formulae are derived for a range of this parameter. The range of values of sectorial angle for these panels is also defined.
Przedmiotem opracowania jest rama-trójkąt hamulcowy stosowany w układach hamulcowych wagonów towarowych. Rama poddawana jest obciążeniu rozciągającemu w swojej płaszczyźnie. Opracowano model matematyczny wyboczenia konstrukcji, uwzględniając nieliniowy charakter zjawiska zginania prętów trójkąta, które występuje od początku odciążania. Wyznaczono podstawowe ścieżki równowagi na podstawie rozwiązania nieliniowego. Opracowano model numeryczny MES oraz przeprowadzono analogiczną nieliniową analizę. Dokonano porównania wyników uzyskanych za pomocą metod analitycznej oraz numerycznej.
EN
In this paper the triangular braking frame, which is a part of the railway vehicle braking system, is presented. The load, which causes the tension, is applied along the main plan of the construction. There is elaborated an analytical model of the buckling of this construction, which is present from the start of loading. This model takes into account non-linear character of the bending effect of triangle's parts. As a result, of this calculations there were obtained main buckling paths. There is also built a numerical model (FEA) and, similarly to the analytical model, the non-linear analysis is conducted. Finally, the results from the analytical and numerical non-linear analyses are compared.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Opracowano model obliczeniowy połączenia z wykorzystaniem teorii zaburzeń brzegowych powłok obrotowych, w którym uwzględniono liniowo zmienny rozkład nacisków na uszczelce, co wynika z niewielkiego obrotu kołnierza podczas obciążania. Rozpatrzono szczegółowo stan montażowy i eksploatacyjny. Sformułowano warunek szczelności połączenia w stanie eksploatacyjnym z uwzględnieniem opracowanego modelu obliczeniowego. Przeprowadzono przykładową analizę numeryczną dla typowego kołnierza płaskiego połączonego z cylindrycznym króćcem. Wyznaczono wpływ zmiany sprężystości uszczelki (proporcja modułów sprężystości materiałów uszczelki i kołnierza) na naprężenia w śrubach w stanie montażowym, a także analizowano wpływ wymiarów uszczelki (przy ustalonej jej objętości) na naprężenia w śrubach i uszczelce w stanie montażowym. Wyznaczono również stan granicy szczelności, którą określa linia alfa4=1. Poniżej tej linii występuje obszar nieszczelności połączenia kołnierzowego śrubowego.
EN
The calculation model of the connection has been developed with the application of the theory of edge disturbances of axisymmetrical shells. In this model a linear variable press distribution on the gasket has been accounted for, which is the result of small rotation of the flange at the loading process. The assembly and operational state have been considered with details. The condition of leakproofness of the connection in the operational state has been formulated with regard to the developed calculation model. The exemplary numerical analysis has been carried out for the typical plain flange connected with a cylindrical connector. The effect of the change of gasket elasticity (the ratio of elasticity modules of the gasket and the flange) on the stress in bolts in the assembled state has been determined. There is also the analysis of the effect of the gasket dimensions (at the steady volume) on the stresses in bolts and the gasket in the assembled state. The condition of the leakproofness boundary has been determined, which is evaluated by the line alpha4=1. Below this line there the area of leakage of the connection.
Przedmiotem badań jest kołowa płyta sandwiczowa poddana działaniu obciążenia poprzecznego rozłożonego równomiernie na okręgu. W pracy zaprezentowano model matematyczny wyboczenia lokalnego okładziny. Sformułowano energię odkształcenia sprężystego płyty z uwzględnieniem lokalnego wyboczenia okładziny. Z zasady stacjonarności całkowitej energii potencjalnej wyznaczono funkcję przemierzeń oraz obciążenie krytyczne. Opracowano model numeryczny MES płyty i wyznaczono obciążenie krytyczne oraz postać wyboczenia-zmarszczenia okładziny. Wyniki rozwiązań analitycznego i MES porównano.
EN
The subject of the investigation is a circular sandwich plate under transverse load distributed equally on the circle. The mathematical model of the local buckling of the face has been developed. The energy of elastic deformation has been formulated with local buckling of the face taken into account. On the basis of the theorem of stationary total potential energy the displacements function and thecritical load have been determined. Additionally the FE model of the plate has been elaborated for which the critical load and buckling shape has been obtained. The results of the analytical and numerical analyses have been compared.
The work deals with the problem a straight beam of a rectangular cross-section pivoted at both ends and loaded with a lengthwise compressive force. The beam is made of an isotropic porous material. Its properties vary through thickness of the beam. The modulus of elesticity is minimal on the beam axis and assumes maximum values at its top and bottom surfaces. The principle of stationarity of the total potential energy enables one to define a system of differential equations that govern the beam stability. The system is analytically solved, which leads to an explicit expression for the critical load of the compressed beam. Results of the solution are verified on an example beam by means of the Finite Element Method (COSMOS).
PL
Przedmiotem pracy jest prosta belka o przekroju prostokątnym, podparta przegubowo na obu końcach, obciążona wzdłużną siłą ściskającą. Belka wykonana jest z materiału izotropowego porowatego. Właściwości tego materiału są zmienne na wysokości belki. Na osi belki moduł sprężystości jest najmniejszy, natomiast na powierzchniach górnej i dolnej największy. Z zasady stacjonarności całkowitej energii potencjalnej wyznaczono układ równań różniczkowych stateczności belki. Uklad ten rozwiązano analitycznie i zapisano w postaci zamkniętej wyrażenie na obciążenie krytyczne ściskanej belki. Wyniki tego rozwiązania zweryfikowano dla przykładowej belki za pomocą metody elementów skończonych (System COSMOS).
An iterative method of shaping of a frame corner subject to two-dimensional strength of stress is presented, developed with the use of the finite element method. The shape of uniform stress line of the corner boundary is numerically determined for an exemplary load pattern.
PL
Przedstawiono iteracyjną metodę kształtowania narożnika ramy płaskiej w dwuwymiarowym stanie naprężenia, opracowaną z wykorzystaniem metody elementów skończonych. Dla przykładowego rozkładu naprężenia wyznaczono kształt linii narożnika odznaczający się równomiernym naprężeniem.
The paper is devoted to elastic buckling of a symmetrical triangular frame under tensile in-plane load. Three mathematical models of the triangular frame are formulated. The first model deals with the pre-buckling state, the second one with the in-plane buckling state, and the third one with the lateral buckling state of the frame. The FEM-numerical model of the frame is formulated and the critical loads are calculated. The comparison of the results obtained in the analytical and numerical-FEM analysis is presented in tables and graphs in figures.
This paper is devoted to a circular cylindrical thin-walled shell made of a porous-cellular material. The cylindrical shell is loaded by impulse of combined forces versus of the time. The impulses of forces by course are taken. In the paper a combined axial and external pressure are assumed. A shell is simply supported on all outer edges. The mechanical properties vary continuously on the thickness of a shell. On the ground of Magnucki's model a nonlinear hypothesis of deformation of a plane cross section of the shell is assumed. The displacement field of any cross section and nonlinear geometrical and physical relationships are assumed in a cylindrical coordinate system. The system of three partial differential equations for dynamic stability shell was obtained using the Hamilton's principle. This system of equations is solved by Galerkin method. In the next step the system of two motion equations was solved by the use of the numerical method (Runge-Kutta). The results of the calculation are presented for selected variables, for example, the time of the duration of external load, the amplitude of the impulse, dimensionless parameter of shell porosity, the share of axial load in the total loads. The results of the research for family ofporous shell are presented.
PL
W pracy przedstawiono analizę dynamicznej utraty stateczności powłoki, wywołanej działaniem zmiennego w czasie obciążenia o charakterze impulsowym. Przyjęto impuls o kształcie pófali sinusoidy. Zamknięta powłoka walcowa poddana została jednoczesnemu osiowemu ściskaniu i ciśnieniu zewnętrznemu. Powłoka zorientowana jest w walcowym układzie współrzędnych oraz podparta swobodnie na krawędziach zewnętrznych. Właściwości powłoki po grubości są zmienne i zależą od porowatości materiału. Przyjęty został nieliniowy stan przemieszczeń w przekroju poprzecznym. Związki pomiędzy przemieszczeniem i odkształceniem opisane są za pomocą geometrycznie nieliniowych równań. Równania stateczności powłoki zostały wyprowadzone z zasady Hamiltona, a następnie rozwiązane metodą ortogonalizacyjną Bubnowa-Galerkina. Otrzymano układ dwóch nieliniowych równań ruchu. Równania te rozwiązane zostały numerycznie metodą Rungego-Kutty. W pracy przedstawiono wyniki obliczeń dla przykładowych zmiennych: czas trwania i amplituda impulsu, parametr porowatości powłoki, udziałściskania osiowego do ciśnienia. Wyniki badań przedstawione zostały w postaci wykresów.
The subject of this paper is an isotropic porous beam with a rectangular cross section. Mechanical properties of the isotropic porous material vary across the depth of the beam. A nonlinear hypothesis of deformation of a plane cross section of this beam is described. The system of differential equations and boundary conditions of the problem is derived on the basis of the principle of minimum potential energy. A numerical analysis for simply supported beams under uniformly distributed load is made. A comparative analysis with the use of FEM and the COSMOS/M system is presented.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The subject of the numerical investigation is an ellipsoidal head with a central (axis-symmetrical) nozzle. The nozzle is loaded by axial load force. The ellipsoidal head is under axial-symmetrical compression load. The numerical FEM model is elaborated. The calculation will provide the critical loads and equilibrium paths for the sample head. The investigation will measure the influence of the diameter of the nozzle on the critical state of the ellipsoidal head.
PL
Praca poświęcona jest analizie stateczności dna elipsoidalnego będącego typowym elementem zbiorników ciśnieniowych. Dno zakończone jest króćcem obciążonym siłą osiową ściskającą lub rozciągającą. Przeanalizowano wpływ średnicy króćca na wartość obciążenia krytycznego, postać wyboczenia oraz na przebieg ścieżki równowagi dna.
Poziomy zbiornik stożkowy składa się z dwóch identycznych powłok stożkowych. Poddany jest działaniu równomiernie rozłożonego ciśnienia wewnętrznego. Matematyczny model konstrukcji analizowany jest z wykorzystaniem metody elementów skończonych. Analiza wytrzymałości i stateczności zrealizowana została z zastosowaniem systemu COSMOS/M. Wyniki tej analizy przedstawiono na rysunkach.
EN
The horizontal conical tank consists of two coupled identical shells. This tank is subject to uniform internal pressure. The finite elements methods is used which served to elaborate a numerical of the structure. The strength and stability analysis is realised by means of the COSMOS/M. computer software. The results of numerical analysis are presented in the form of diagrams and maps.
Przedmiotem badań teoretycznych jest płyta prostokątna ściskana w płaszczyźnie obciążeniem dynamicznym, które wywołuje zmienne w czasie i przestrzeni pole magnetyczne. Sformułowano model analityczny płyty z uwzględnieniem nieliniowych związków geometrycznych, a następnie wyznaczono energię kinetyczną, energię od-kształcenia sprężystego oraz pracę obciążenia. Równanie ruchu wyprowadzono na podstawie zasady Hamiltona. Wyznaczono stany krytyczny i zakrytyczny płyty pod obciążeniem statycznym. Następnie równanie ruchu rozwiązano numerycznie metodą Rungego-Kutty i wyznaczono dynamiczne ścieżki równowagi dla przykładowej płyty.
EN
The subject of the theoretical study is a rectangular plate under dynamic in-plane compression load generated by magnetic field. The analytical model of the plate with consideration of nonlinear geometrical relations is formulated, inclusive of the kinetic energy, elastic strain energy and the work of the load. The equation of motion is de-rived based on the Hamilton’s principle. The critical and post-critical states of the plate are described for the static load. The equation of motion is numerical solved with the use of the Runge-Kutta method and dynamic equilibrium paths for the example plate are determined.
Przedmiotem analizy jest poziomy zbiornik walcowy wypełniony cieczą, podparty na dwóch podporach . Rozpatrywany jest problem racjonalnego ukształtowania podpór oraz doboru grubość i ścianki zbiornika ze względu na wytrzymałość. Zastosowano metodę elementów skończonych , za pomocą której opracowano parametryczny model obliczeniowy konstrukcji . Analizę numeryczną przeprowadzono za pomocą systemu komputerowego COSMOS/M . Zaproponowano formuły określające najmniejszą grubość płaszcza zbiornika dla dowolnych proporcji pomiędzy ciśnieniem hydrostatycznym i ciśnieniem dodatkowym w zbiorniku .
EN
The analysis is aimed at designing of horizontal cylindrical vessel, filled with liquid and placed on two supports . The problem s o f choice of vessel shell thickness are considered , taking into account the strength of the system and assuming rational shaping of supports and their distribution . The finite element method was used, which served to elaborate a parametric analytical model o f the structure. Numerical analysis was performed by means of the COSMOS/ M computer software.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.