- Tytuł:
-
Three-point bending of seven layer beams - theoretical and experimental studies
Trzy-punktowe zginanie belek siedmio-warstwowych - badania teoretyczne i doświadczalne - Autorzy:
-
Magnucka-Blandzi, E.
Paczos, P.
Wasilewicz, P.
Wypych, A. - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/230178.pdf
- Data publikacji:
- 2016
- Wydawca:
- Polska Akademia Nauk. Czytelnia Czasopism PAN
- Tematy:
-
rdzeń pofałdowany trapezowo
konstrukcja ortotropowa
pasmo płytowe
zginanie
trapezoidally corrugated core
orthotropic structure
layered plate-band
bending - Opis:
-
The subject of the analytical and experimental studies therein is of two metal seven-layer beam - plate bands. The first beam - plate band is composed of a lengthwise trapezoidally corrugated main core and two crosswise trapezoidally corrugated cores of faces. The second beam - plate band is composed of a crosswise trapezoidally corrugated main core and two lengthwise trapezoidally corrugated cores offaces. The hypotheses of deformation of a normal to the middle surface of the beams after bending are formulated. Equations of equilibrium are derived based on the theorem of minimum total potential energy. Three-point bending of the simply supported beams is theoretically and experimentally studied. The deflections of the two beams are determined with two methods, compared and presented.
Przedmiotem pracy są dwie stalowe cienkościenne siedmio-warstwowe belki – pasma płytowe z trapezowo pofałdowanymi dwoma rdzeniami okładzin oraz rdzeniem głównym. Obie belki różnią się między sobą kierunkami pofałdowań rdzeni. Belka pierwsza (B-1) (Rys. 1) posiada rdzeń główny pofałdowany jest wzdłuż jej długości, a rdzenie okładzin pofałdowane poprzecznie. Kierunki pofałdowania rdzenia głównego w obu belkach są prostopadłe do kierunków pofałdowań rdzeni okładzin. Rdzeń główny połączony jest z rdzeniami okładzin za pośrednictwem cienkich blach-pasm płaskich. Warstwy zewnętrzne są również cienkimi blachami-pasmami płaskimi. Siedmio-warstwowa struktura tych belek jest więc niejednorodna. Właściwości czterech stalowych cienkich blach-pasm są izotropowe, natomiast właściwości rdzeni postaci pofałdowanych trapezowo cienkich blach są ortotropowe, a ich sztywności na rozciąganie, zginanie i ścinanie w dwóch kierunkach głównych różnią się znacznie. Zatem, klasyczna teoria Eulera-Bernoulliego zginania belek (hipoteza prostej normalnej) w przypadku przedmiotowych belek – pasm płytowych nie jest poprawna. Opracowano więc dla każdej belki odpowiednią hipotezę deformacji przekroju płaskiego podczas zginania (Rys. 3 oraz Rys. 6). Łatwo zauważyć, że hipotezy te różnią się kształtem „linii łamanej”, a powodem są znaczne różnice sztywności w kierunkach pofałdowania rdzeni. Na podstawie tych hipotez sformułowano pola przemieszczeń dla poszczególnych warstw oraz odkształcenia. Uwzględniając następnie prawo Hooke’a, zapisano energię odkształcenia sprężystego dla każdej belki – pasma płytowego oraz pracę obciążenia. Korzystając z zasady stacjonarności całkowitej energii potencjalnej układu wyznaczono równania równowagi dla każdej belki oddzielne w postaci dwóch równań różniczkowych zwyczajnych. Układy tych dwóch równań rozwiązano analitycznie dla przypadku trzy-punktowego zginania i otrzymano zależność ugięcie – obciążenie. Stąd, po prostym przekształceniu wyznaczono wartości sztywności obu belek kB-1(Analyt) kB-2(Analyt) dla przyjętych – zmierzonych wymiarów badanych belek. Następnie, wykonane stalowe belki – pasma płytowe badano doświadczalnie w maszynie wytrzymałościowej. Otrzymano stąd zależności obciążenie – ugięcie F(wmax) w postaci wykresów dla każdej belki. W celu porównania wyników otrzymanych z obu metod, naniesiono na wykresy doświadczalne, otrzymane z maszyny wytrzymałościowej, wykresy – linie proste wyznaczone analitycznie (Rys. 10 oraz Rys. 13). Dodatkowo w Tabeli 1 i Tabeli 2 zestawiono dla wybranych wartości ugięć odpowiadające im wartości obciążeń-sił wyznaczonych doświadczalnie i analitycznie. Stwierdzono zgodność otrzymanych wyników z obu metod. Różnice między wartościami sił wyznaczone obiema metodami są mniejsze od 5% dla belki pierwszej oraz mniejsze od 10% dla belki drugiej. Ponadto, rozwiązanie analityczne daje dolne oszacowanie wartości obciążeń. Wynika stąd, że belki rzeczywiste charakteryzuje większa sztywność niż wynikałoby to z rozwiązania analitycznego. Przedstawione w pracy badania analityczne i doświadczalne zginania siedmio-warstwowych belek o strukturze cienkościennej są badaniami podstawowymi. Szczególne znaczenie mają tu opracowane modele analityczne obu belek. Przegląd literatury wskazuje na aktualność tematyki badawczej dotyczącej wytrzymałości i stateczności konstrukcji warstwowych. - Źródło:
-
Archives of Civil Engineering; 2016, 62, 2; 115-133
1230-2945 - Pojawia się w:
- Archives of Civil Engineering
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł