مطالعه تجربی و عددی کمانش پوسته های استوانه ای فولادی با گشودگی شبه بیضوی تحت بار فشاری محوری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 نویسنده مسئول و دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود.

2 دانشجوی دکتری دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود.

چکیده

درک چگونگی تاثیر گشودگی روی ظرفیت تحمل بار و رفتار کمانش پوسته­های استوانه­ای یک مسئله اساسی در طراحی اجزای سازه­های بکار رفته در اتومبیلها، هواپیما ها و نیز سازه­های دریایی می­باشد.
در این مقاله شبیه سازی و تحلیل پوسته­های استوانه­ای فولادی با طولهای متفاوت، شامل گشودگی شبه بیضوی، تحت بار فشاری محوری با استفاده از روش عددی اجزای محدود انجام و تاثیر موقعیت گشودگی و نسبت طول به قطر در رفتار کمانش و پس کمانش پوسته­های استوانه­ای بررسی شده است. همچنین برای چندین نمونه، آزمایش کمانش توسط یک دستگاه سرو هیدرولیک اینسترون 8802 انجام شده و نتایج بدست آمده از آزمایشهای تجربی با نتایج عددی مقایسه شده­اند. برابری بسیار خوبی بین نتایج بدست آمده از شبیه سازی عددی و نتایج تجربی دیده می­شود. در پایان با توجه به نتایج تجربی و عددی رابطه­ای برای یافتن بار کمانش اینگونه سازه­ها ارائه شده است. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Experimental and Numerical Study of Buckling of Steel Cylindrical Shells with Quasi Elliptical Cutout Subjected to Axial Compression load

نویسندگان [English]

  • Mahmoud Shariati 1
  • Masoud Mehdi Zade 2
چکیده [English]

Understanding the influences of cutout in load bearing capacity and buckling behavior of cylindrical shells is a fundamental concern in the design of structural components used in automobiles, aircrafts, and marine structures.
In this article, simulation and analysis of steel cylindrical shells with various lengths, including quasi elliptical cutout, subjected to axial compression load were systematically carried out using finite element method and the investigation examined the influence of the cutout location and the shell aspect ratio (L/D) on the buckling, and the postbuckling responses of the cylindrical shells. For several specimens an experimental investigation was also carried out via an INSTRON 8802 servo hydraulic machine. The results obtained from the experiments were compared with numerical results. A very good agreement was observed between the mentioned results. Finally, corresponding to experimental and numerical results, an expression was derived for finding the buckling load of such structures

کلیدواژه‌ها [English]

  • Buckling
  • Cylindrical Shells
  • Semi Elliptical Cutout
  • finite element method
  • Experimental Method

مراجع

[1] Arbocz, J.; Hol JMAM; “Collapse of axially compressed cylindrical shells with random imperfections”, AIAA J., Vol. 29, p.p. 2247–56, 1991.
[2] Jullien, JF.; Limam, A.; “Effect of openings on the buckling of cylindrical shells subjected to axial compression” Thin Walled Structure, Vol. 31, p.p.187–202, 1998.
[3] Timoshenko, SP.; Gere, JM.; Theory of elastic stability, 2nd Edition, McGraw-Hill, 1961.
[4] Ugural, AC.; Stresses in plates and shells, McGraw- Hill, 1981.
[5] Yeh, MK.; Lin, MC.; Wu, WT.; “Bending buckling of an elastoplastic cylindrical shell with a cutout” Eng. Structure, Vol. 21, p.p. 996–1005, 1999.
[6] Hilburger, MW.; Vicki, OB.; Michael, PN.; “Buckling behavior of compression-loaded quasi-isotropic curved panels with a circular cutout” Int. J. Solids Structure,Vol. 38, p.p. 1495–522, 2001.
[7] Tafreshi, A.; “Buckling and post buckling analysis of composite cylindrical shells with cutout subjected to internal pressure and axial compression load” Int. J.Pressure Vessel Piping, Vol. 79, p.p. 351–9, 2002.
[8] Han, H.; Cheng, J.; Taheri, F.; Pegg; N.; “Numerical and experimental investigations of the response of aluminum cylinders with a cutout subject to axial compression” Thin Walled Structure, Vol. 44, p.p. 254-270, 2006.
[9] Shariati, M.; Mahdizadeh R., M.; “Numerical and Experimental Investigations on Buckling of Steel Cylindrical Shells with Elliptical Cutout Subject to Axial Compression” Thin Walled Structure, Vol. 46,p.p. 1251– 1261, 2008.
[10] ABAQUS 6.4 PR11 user's manual.
[11] Gerald, C. F.; Wheatley, P. O.; Applied Numerical Analysis, Addison Wesley, 1999.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار