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.
W pracy przedstawiono model belki trójwarstwowej, w którym uwzględniono cienkie warstwy kleju łączące okładziny z rdzeniem. Sformułowano całkowitą energię potencjalną belki, a z zasady stacjonarności tej energii wyznaczono układ równań różniczkowych równowagi. Układ ten rozwiązano i wyznaczono ugięcie belki. Wyniki rozwiązania analitycznego porównano z wynikami numerycznymi MES. Zamieszczono przegląd literatury z uwzględnieniem współczesnych badań.
EN
The subject of the paper is an analysis of deflection of a five layer sandwich beam. The mechanical and physical properties vary through the thickness of the beam and depend on the material of each layer, which are: the metal face, binding material (the glue) and metal foam core. The main aim of the paper is to present an analytical model of the five layer beam and to compare the results of the analyses obtained theoretically and numerically. Moreover, the proposed model is compared with a three layer sandwich beam model. In the paper a mathematical model of the field of displacements, which include a share effect and a bending moment, is presented. The system of partial differential equations of equilibrium for the five layer sandwich beam is derived on the basis of the principle of stationary total potential energy. The equations are analytically solved and deflection is obtained. The influence of the binding layer thickness and Young’s modulus on the value of deflection is analysed. Comparison of the results obtained in the analytical and numerical (MES) analysis are shown in graphs and figures.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Novel types of internally reinforced thin-walled beams are subjected to a feasibility analysis in terms of their effective mechanical behaviour. The novel beams are subjected to bending and torsion uncoupled loadings and are analysed in terms of their stiffness behaviour in static analysis. The models were built using the commercial Finite Element Method (FEM) software ANSYS Mechanical APDL. The feasibility of the models was determined by the comparison of the stiffness behaviour of the novel beams with simple hollow-box beams, having the same mass and dimensions, with the exception of the thickness. An efficiency parameter is used in order to determine the feasibility of the studied geometries. It is found that the novel geometries represent a great improvement under bending loading, better than under torsion loading. Nevertheless, for bending and torsion combined loadings, if bending loads are predominant, the beams can still be interesting for some applications, in particular those with mobile parts.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.