Μη γραμμική ανάλυση κυλινδρικών κελύφων υπό εγκάρσια φόρτιση και πίεση με πεπερασμένα στοιχεία

Abstract

Η παρούσα εργασία μελετά την κατάρρευση κυλινδρικών κελυφών υπό την επίδραση εγκάρσιας φόρτισης με χρήση μη γραμμικής ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων. Η έρευνα εμβαθύνει κυρίως στην επίδραση της πίεσης (εξωτερικής ή εσωτερικής) στο μέγιστο φορτίο και στην ικανότητα απορρόφησης ενέργειας σωλήνων. Κατά την προσομοίωση χρησιμοποιούνται κυρίως, στοιχεία κελύφους, λαμβάνοντας υπόψη την μη γραμμικότητα της γεωμετρίας και του υλικού. Θεωρούμε σχετικώς παχιά κελύφη από χάλυβα και αλουμίνιο (D/t<50), τα οποία υφίστανται ανελαστικές παραμορφώσεις. Η δισδιάστατη περίπτωση εξετάζεται πρώτα, όπου η εγκάρσια αστοχία επιβάλλεται είτε από δύο άκαμπτες πλάκες, είτε από δύο αντιδιαμετρικά συγκεντρωμένα φορτία. Επιπρόσθετα, αναλύονται τρισδιάστατες περιπτώσεις, όπου η εφαρμογή του φορτίου γίνεται μέσω ενός ζεύγους διεισδυτών μορφής λεπίδας ή από ένα σφαιρικό διεισδυτή. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται υπό τη μορφή διαγραμμάτων δύναμης-μετατόπισης για διάφορα επίπεδα πίεσης. Κάποια ιδιαίτερα χαρακτηριστικά μελετώνται, όπως η επίδραση της εργοσκλήρυνσης και ο λόγος διαμέτρου προς πάχος (D/t). Παρουσιάζεται επίσης μία απλοποιητική αναλυτική μέθοδος για τη δισδιάστατη και την τρισδιάστατη περίπτωση, η οποία καταλήγει σε εκφράσεις κλειστής μορφής και ερμηνεύει ποιοτικά τους πιο σημαντικούς παράγοντες της απόκρισης του κελύφους.