Properties of numerical solution of the deformation and buckling problem in shallow conical shells under external pressure
Keywords:
shallow conical shell, external pressure, deformation, buckling, numerical solutions, dangerous buckling model, softwareAbstract
Aim. In the last decade, a large series of tests of buckling under external pressure of small specimens of shallow closed circular conical shells in a wide range of variation of their geometry was carried out in Ukraine. A comparison of the experimental data with the results of the calculations was done. These studies have shown that there remain a number of issues insufficiently studied. The aim of the work is to analyze the results of numerical solution of two problems of deformation and buckling of closed shallow conical shells under external pressure: 1) linear (bifurcation) solution to determine the critical pressure (qcr) (Problem 1); 2) geometrically nonlinear solution of the problem of deformation and buckling of shells with the definition of the limit pressure (qlim) using axisymmetric shell FE (Problem 2). Methodology. The problems are solved numerically in the ANSYS software. To solve the Problem 1 is used quadrangular finite element (FE) SHELL 181, and to solve the Problem 2 an axisymmetric FE 208 SHELL. Results. The numerical solution of two problems of deformation and buckling under external pressure of elastic closed shallow conical shells was done in ANSYS. Research carried out for the cases of fixed encastre and hinged support of base of the cone in a wide range of shells geometry (100 ≤ R/h ≤ 2000 and 0°.5 ≤α≤ 20°). Scientific novelty. The features of geometrically nonlinear solution of the Problem 2 was defined. These features realising its shell axially symmetric deformation at all stages: before and after the limit point (except the area of the top of the cone). Practical significance. The results of numerical studies allow clarify-ing the calculation of the studied shells. Further, it will allow carrying out a comparative analysis of linear and nonlinear problems of buckling in solutions aimed at identifying of dangerous shells buckling model.References
Alumyae N.A. Ob opredelenii sostoyaniy ravnovesiya krugovoy konicheskoy obolochki pri osesimmetrichnyih nagruzkah [To determination of stability state of circular conical shell under axisymmetric loads]. Prikladnaya matematika i mehanika [Applied mathematics and mechanics]. – 1953. – V. 17, № 5. – pp. 23-26. (in Russian)
Volmir A.S. Gibkie plastinyi i obolochki [Flexible plates and shells]. – M.: Gostehizdat, 1956. – 419 p. (in Russian)
Grigolyuk E.I., Kabanov V.V. Ustoychivost obolochek [Stability of shells]. – M.: Nauka, 1978. – 359 p. (in Russian)
Krasovskiy V., Prokopalo E., Varyanichko M. Eksperimentalnoe i teoreticheskoe issledovanie ustoychivosti zamknutyih pologih konicheskih obolochek pri vneshnem davlenii [Experimental and theoretical study of stability of closed shallow conical shells under external pressure]. Theoretychni osnovy budivnytztva [Theoretical Foundations of Civil Engineering]. – Polish-Ukraїnian Transactions – Dnepropetrovsk – 2005. №13. –pp. 175-188. (in Russian)
Shkutin L.I. Opredelenie kriticheskoy velichinyi davleniya dlya pologih konicheskih obolochek [Determination of the critical value of the pressure for shallow conical shells]. Trudyi VI Vsesoyuznoy konferentsii po teorii obolochek i plastin [Proceedings of the VI All-Union Conference on the Theory of Shells and Plates]. – M.: Nauka, 1966. – pp. 849-852. (in Russian)
Shubin I.A., Shkutin L.I. Eksperimentalnoe issledovanie ustoychivosti pologih konicheskih obolochek pri staticheskom nagru-zhenii davleniem [Experimental study of the stability of shallow conical shells under static pressure loading]. Prikladnaya mehanika [Applied mechanics]. – 1966. – V.2, № 6. – P. 63-70. (in Russian)
ANSYS Inc. Academic Research, Release 13.0, Help System, Mechanical Analysis Guide.
Karasev А.G. Initial imperfection influence on the buckling load of closed elastic isotropic shallow conical shells. Mathemat-ics and Mechanics of Solids – April 2016 vol. 21 no. 4 pp.444-453, doi: 10.1177/1081286514526082.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Редакція Видання категорично засуджує прояви плагіату в статтях та вживає всіх можливих заходів для його недопущення. Плагіат розглядається як форма порушення авторських прав і наукової етики.
При виявлені у статті більш ніж 25% запозиченого тексту без відповідних посилань та використання лапок, стаття кваліфікується як така, що містить плагіат. У цьому випадку стаття більше не розглядається редакцією, а автор отримує перше попередження.
Автори, в статтях яких повторно виявлено плагіат, не зможуть публікуватися в усіх журналах Видавництва ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури».
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
