Experimental and Numerical Analysis of Compression Thin-Walled Composite Plates Weakened by Cut-Outs

Buckling and postbuckling response of thin-walled composite plates investigated experimentally and determinated analytically and numerically is compared. Real dimension specimens of composite plates weakened by cut-out subjected to uniform compression in laboratory buckling tests have been modelled in the finite element method and examined analytically based on P-w2 and P-w3 methods. All results were obtained during the experimental investigations and the numerical FEM analysis of a thin-walled composite plate made of a carbon–epoxy laminate with a symmetrical eight-layer arrangement of [90/-45/45/0]s. The instrument used for this purpose was a numerical ABAQUS® program

Numeryczne badania pracy ściskanych elementów płytowych z wycięciem w zakresie geometrycznie nieliniowym

This paper presents the results of a numerical analysis conducted to investigate uniformly compressed rectangular plates with different cut-out sizes. Made of high strength steel, the plates are articulatedly supported on their shorter edges. The FEM analysis examines the nonlinear stability of these structures in the post-buckling state, where the mode of buckling is forced to ensure their stable behaviour. The numerical computations are performed within the geometrically nonlinear range until the yield point is reached. The investigation involves determining the effect of cut-out sizes on elastic properties of the plates with respect to service loads. The numerical analysis is conducted using the ABAQUS software.Przedmiotem badań są prostokątne płyty z wycięciem o zmiennych parametrach geometrycznych poddane równomiernemu ściskaniu. Płyty podparte przegubowo na krótszych krawędziach wykonano ze stali o wysokich właściwościach wytrzymałościowych. Badania dotyczyły numerycznej analizy MES nieliniowej stateczności konstrukcji znajdujących się w stanie pokrytycznym z wymuszoną postacią wyboczenia zapewniającą stateczny charakter pracy konstrukcji. Obliczenia prowadzono w zakresie geometrycznie nieliniowym do uzyskania poziomu granicy plastyczności materiału. Badano wpływ parametrów geometrycznych wycięcia na charakterystykę sprężystą płyty w zakresie obciążeń eksploatacyjnych. Zastosowanym narzędziem numerycznym był program ABAQUS

Numerical analysis of the level of stress in the car scissor jack

W artykule ukazano poziom krytycznych naprężeń występujących w podnośniku trapezowym BD-02B2. Model wstępny wykonano w Catii v5, natomiast badania MES przeprowadzono w środowisku Abaqus 6.10. Poziom naprężeń przedstawiono w większości elementów, a główna uwagę skupiono na podzespołach, których wartości na-prężeń przekroczyły granicę plastyczności pod zadanym obciążeniem. Naprężenia zostały wywołane siłą osiową działająca bezpośrednio na koronę podnośnika. Analiza numeryczna pozwoliła na wyodrębnienie newralgicznych obszarów w obrębie badanego modelu. Analizy MES stanowią potężne narzędzie służące obliczeniom wytrzymałościowym konstrukcji. Wyznaczone rozkładu napręęeń zredukowanych według hipotezy wytrzymałościowej Hubera-Misesa-Hencky’ego konfrontowano z właściwościami materiałowymi modelu. Obliczenia numeryczne stanowiły podstawę do określenia stanu wytrzymałości mechanizmu.In the article shown the critical stress level occurring in the scissor jack BD-02B2. Preliminary model performed in CATIA V5, while the MES tests carried out in an Abaqus 6.10. Stress levels are shown in most of the designed elements. the main attention is focused on components whose values of the stress exceed the yield strength at a given load. The stresses are induced by axial force acting directly on the crown of scissor jack. Numerical analysis allowed for isolating sensitive areas within the tested model. FEA provide a powerful tool for structural strength calculations . Reduced stress distribution determined by testing the hypothesis Huber-Mises-Hencky were compared with the material properties of the model. Numerical calculations were the basis to determine the strength of the mechanism

Numerical analysis of the state of the effort of the screw connection

Celem badawczym było określenie stopnia wytężenia zachodzącego w połączeniu śrubowym po przekroczeniu granicy plastyczności materiału. Model trójwymiarowy przygotowano w oprogramowaniu CatiaV5R21, natomiast gotową geometrię zaimportowano do środowiska Abaqus 6.14, celem wykonania analizy MES. Zakres pracy obejmował analizę numeryczną w stanie ustalonym, przy odpowiednio zdefiniowanych warunkach brzegowych zgodnych ze stanem rzeczywistym połączenia. Przeprowadzona analiza miała na celu odwzorowanie rzeczywistego procesu dokręcania śruby poprzez siłę przyłożoną do klucza. Badanie numeryczne pozwoliło na dokładne określenie miejsc newralgicznych układu, przy jednoczesnej konfrontacji z dopuszczalnymi granicami wytrzymałości materiału.The aim of the test was to determine the effort of setting the screw connection beyond the yield strength of the material. 3D model prepared in the software CatiaV5R21, while ready geometry imported into Abaqus 6.14 environment. The scope of work included numerical analysis in steady state, when properly defined boundary conditions reflect the current real connection. The analysis was aimed at mapping the actual process of tightening by the force applied to the key. Numerical study enabled the precise locations of critical system in addition to the confrontation with the permissible limits of material strength

Fem and Experimental Analysis of Thin-Walled Composite Elements Under Compression

Thin-walled steel elements in the form of openwork columns with variable geometrical parameters of holes were studied. The samples of thin-walled composite columns were modelled numerically. They were subjected to axial compression to examine their behavior in the critical and post-critical state. The numerical models were articulately supported on the upper and lower edges of the cross-section of the profiles. The numerical analysis was conducted only with respect to the non-linear stability of the structure. The FEM analysis was performed until the material achieved its yield stress. This was done to force the loss of stability by the structures. The numerical analysis was performed using the ABAQUS® software. The numerical analysis was performed only for the elastic range to ensure the operating stability of the tested thin-walled structures

Modelling the potential geochemical effects of the technology of horizontal silicate barriers application

Technologia Horyzontalnych Barier Krzemianowych (THBK) może być uważana za jedną z metod ochrony wód gruntowych przed dopływem zanieczyszczeń. Do zidentyfikowania potencjalnych efektów geochemicznych użycia THBK w piaszczystych warstwach wodonośnych wykorzystano modelowanie geochemiczne: równowagowe, dróg reakcji i transportu reaktywnego. W artykule omówiono symulację rozprzestrzeniania się cieczy zabiegowej, zatłaczanej do warstwy piaszczystej o założonej miąższości 0,5 m. Symulacja nie bierze pod uwagę oddziaływania cieczy zabiegowej na głębsze strefy warstwy wodonośnej.The Technology of Horizontal Silicate Barriers (THSB) can be considered as a way of protecting groundwater against the inflow of pollutants. To identify potential geochemical effects of THSB technology in sandy aquifers, geochemical modelling (equilibrium, reaction path and reactive transport) was used. The paper discusses the simulation of the migration of working fluid injected into a sandy layer with the assumed thickness of 0.5 m. The simulation does not take into account the fluid impact on the deeper zones of the aquifer

Badania stateczności i stanów pokrytycznych ściskanych cienkościennych profili kompozytowych

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®

Horizontal insulating barriers as a way to protect groundwater

Trenchless Technology of Forming Horizontal Insulating Barriers (TFHB) can be considered a method of groundwater protection against inflow of pollutants. In TFHB technology, the working fluid (sodium silicate solution) and the gelling agent (CO2) are injected separately, using one tool, to different zones of the aquifer profile. Carbon dioxide injected into the saturation zone rises due to buoyancy forces and reaches the silicate which was injected at the water table level. This initiates the process of silicate gelation, resulting in the formation of an insulating barrier. For technological purposes, the gelation time must be controlled, and the resulting gel must have certain mechanical properties. In order to apply THFB in real conditions it was necessary to identify important technological and technical parameters, as well as to define interactions between the injected fluid and the aquifer rocks. Geochemical modelling (equilibrium, reaction path and reactive transport) was used to identify potential geochemical effects of the application of TFHB in sandy aquifers. Certain petrophysical parameters and mineralogical assemblages of aquifers were addressed, taking into account both low and strongly mineralized groundwater. The simulations revealed that TFHB does not have a negative impact on the chemistry of rock-water systems described in this work

Experimental and numerical analysis of the compression thin-walled composite plate

The subject of research is a rectangular plate with a cut-out subjected to regular compression. The plate articulately supported on the short side edges, made of a composite with high strength properties. The study concerned the numerical finite element analysis linear and nonlinear stability of the structure and the experimental validation of the results. The instrument used was a numerical program ABAQUS®