Artykuł dotyczy pasma powłoki kołowej i łuku kołowego, zawiera rozwiązania zamknięte statyki tych konstrukcji spełniające dowolny układ warunków brzegowych, co umożliwia zapewnienie współpracy z dowolną konstrukcją budowlaną o innym kształcie. W rozwiązaniu zastosowano obciążenie równomierne o kierunku promieniowym oraz obciążenie równomierne o kierunku prostopadłym do cięciwy, przyłożone do krzywizny na całej długości. Wielkości sił wewnętrznych spełniają warunki równowagi wewnętrznej i zewnętrznej. Przedstawiono przeanalizowany zakres zastosowania rozwiązania dla różnych stosunków długości promienia do grubości pasma lub do wysokości przekroju łuku, w zależności od kąta rozwarcia krzywizny
EN
The article concerns a circular shell band and a circular arch; it includes a closed statics solutions of these structures which meet any system of boundary conditions which means ensuring cooperation with any building structure with a different shape. In the embodiment, the load was applied in the radial direction and in the direction perpendicular to the chord, applied to the curve. The amount of the internal forces complies with the internal and of the radius to the thickness of the band or to the height of the arch section depending on the opening angle of curvature.
Niniejszy artykuł dotyczy elementu skończonego łuku kołowego o średniej grubości (Ar2Ph2). W pracy pokazano sposób wyprowadzenia fizycznych” funkcji kształtu uwzględniających wpływ właściwości fizycznych materiału, geometrii przekroju poprzecznego i krzywizny łuku na jego deformację. Wykazano, że przy małym kacie rozwarcia elementu przechodzą one w odpowiednie funkcje elementu belkowego Timoshenki. Rozwiązano serię zadań z zastosowaniem prezentowanego elementu i otrzymano rozwiązania ścisłe w zakresie statyki oraz przybliżone wyniki w zagadnieniu drgań własnych. Wykazano dobrą zbieżność elementu w drugim typie zadań.
EN
The present paper is dedicated to the finite element of moderately thick arch (Ar2Ph2). So-called “physical” shape functions, stiffness matrix, load vector and mass matrix are derived. The shape functions are based on the displacement differential equations of the arch. The finite element is exact for static analysis. Convergence analysis for free vibration is presented with promising results.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper develops the equations of equilibrium in analytic or closed form, using the theorem of virtual work, that govern the nonlinear elastic response of shallow, circular steel arches subjected to a radial load distributed uniformly around its axis. The arches possess generic elastic axial and radial spring-type supports that are representative of restraining members, or of foundation stiffnesses that would be met in practice, and their stiffness is shown to affect the in-plane response of the arch in the non-linear range of structural response. The analytic representation of the nonlinear response of an elastic steel arch is useful in design, as it forms a basis for quantifying the attainment of first yield for an arch with realistic conditions of end restraint.
PL
Niniejszy artykuł przedstawia równania równowagi w formie analitycznej lub zamkniętej z zastosowaniem zasady prac wirtualnych określającej nieliniową sprężystą reakcję płytkich kołowych łuków stalowych, poddanych obciążeniu promieniowemu, rozłożonemu równomiernie wokół ich osi. Łuki mają sprężyste osiowe i promieniowe podpory, typowe dla elementów zamocowanych lub dla sztywnych posadowień spotykanych w praktyce, zaś ich sztywność jest wykorzystana do pokazania wpływu płaskiej reakcji w płaszczyźnie łuku w nieliniowym zakresie reakcji konstrukcji. Analityczne przedstawienie reakcji nieliniowej sprężystego łuku stalowego jest użyteczne w projektowaniu, tworzy bowiem podstawę do określania pierwszego uplastycznienia łuku w rzeczywistych warunkach zamocowania.
W pracy przedstawiono geometrycznie nieliniową teorię wstępnie skręconych i zakrzywionych w przestrzeni prętów cienkościennych. W przykładach numerycznych analizowano pręty kołowe w zakresie liniowym dla dwóch warunków brzegowych: (1) podparcia widełkowego na obu końcach oraz (2) zamocowania na jednym końcu. Zastosowano 3-węzłowy element izoparametryczny z całkowaniem zredukowanym dla 2 punktów Gaussa. Porównania wyników numerycznych z rozwiązaniami analitycznymi pokazują niewielkie różnice między nimi. Z kolei, jeżeli dodatkowo przyjmiemy hipotezę Bernoulliego dla zginania i Własowa dla skręcania, z prezentowanej teorii można prosto wyprowadzić równania różniczkowe giętno-skrętnej utraty stateczności łuków kołowych. Wzory na uogólnione odkształcenia są tak sformułowane, że możemy również w prosty sposób uwzględniać wpływ imperfekcji geometrycznych pręta.
EN
In the paper it was presented nonlinear theory of initially twisted and bended thin walled rods in three dimensional space. Theory was basis for implementation of computer program, which employs 3-node isoparametric finite element with reduced numerical integration (Gaussian integration at 2 points). In numerical examples, circular rods were analyzed in a linear range for two boundary conditions: 1) circular arch with fork-alike supports at the ends 2) fully restrained cantilever. Result were compared then with analytic solutions and good consistency was observed. On the other hand, additional assumption of Bernouli hypothesis for bending and Wlasov theory for twisting allows for easy derivation of differential equations of lateral-torsional buckling for circular arches. Expressions for generalized strains are formulated in a manner which allows taking into consideration influence of geometric imperfections of the rods in the analysis.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.