A study of stability and post-critical behaviour of thin-walled composite profiles under compression

The object of this study is a thin-walled channel-section profile made of a carbon-epoxy composite subjected to axial compression. The study included analysis of the critical and weakly post-critical behaviour using experimental and numerical methods. As a result of the research conducted on a physical model of the structure, we determined a post-critical equilibrium path, which was then used to determine the critical load by approximation methods. Simultaneously, numerical calculations were performed by the finite element method. Their scope included a linear analysis of eigenvalue problems, the results of which led to determination of the critical load for the developed numerical model. The second step of the calculations consisted in performing a nonlinear analysis of the structure with geometrically initiated imperfection corresponding to the lowest buckling mode of the investigated profile. The numerical results were compared with the experimental findings, revealing that the developed numerical model of the structure was correct. The numerical simulations were performed using the ABAQUS® software.

Przedmiotem badań jest cienkościenny profil o przekroju ceowym, wykonany z kompozytu węglowo-epoksydowego, poddany osiowemu ściskaniu. Zakres badań obejmował analizę stanu krytycznego i słabo pokrytycznego metodami doświadczalnymi i numerycznymi. W wyniku badań prowadzonych na fizycznym modelu konstrukcji wyznaczono pokrytyczną ścieżkę równowagi, na podstawie której z wykorzystaniem metod aproksymacyjnych określono wartość obciążenia krytycznego. Równolegle prowadzono obliczenia numeryczne z wykorzystaniem metody elementów skończonych. Zakres obliczeń obejmował liniowa analizę zagadnienia własnego, w wyniku której określono wartość obciążenia krytycznego modelu numerycznego konstrukcji. Drugi etap obliczeń obejmował nieliniową analizę stanu słabo pokrytycznego konstrukcji z zainicjowaną imperfekcją geometryczną, odpowiadającą najniższej postaci wyboczenia konstrukcji. Wyniki obliczeń numerycznych porównano z wynikami badań doświadczalnych, potwierdzając adekwatność opracowanego modelu numerycznego konstrukcji. Zastosowanym narzędziem numerycznym był program ABAQUS®.