BERKİTMELİ İZOTROPİK İNCE PLAKLARIN SONLU ELEMANLAR METODU İLE STABİLİTE ANALİZİ

Yıl 2007, Cilt: 23 Sayı: 1, 171 - 189, 01.02.2007

Yunus Onur Yıldız Ezgi Günay

Öz

Bu çalışmada; St 37 çelik dikdörtgen plakların yine dikdörtgen kesitli takviye elemanları ile desteklenmiş hallerinin, burkulma analizi çözümlemeleri yapılmıştır. Eksenel basınç yükü altındaki basit mesnetli plaklar dört değişik boyut için desteklenerek incelenmiştir. Günümüzde bu konuda yapılan son çalışmalar sayısal olarak yeniden modellenerek, ince plakların geometrik olarak lineer olmayan burkulma analizleri ANSYS® sonlu elemanlar programına makro yazılarak yapılmıştır. Her bir plak geometrisi için kritik burkulma gerilmesi σkr ve daha sonra burkulma sonucu oluşan maksimum sehim δmax değerleri belirlenerek, plağın bölgesel ve genel burkulma davranışlarının oluşumu detaylarıyla incelenmiştir. Plakların burkulma anlarında bazen oluşmakta olan ve kararlı bölgelerden kararsız bölgelere geçişleri de gösteren dallanma bölgeleri grafiklerle gösterilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Burkulma, Basınç yükü, Destek elemanı, Dallanma, ANSYS®

STABILITY ANALYSIS OF STIFFENED ISOTROPIC THIN PLATES USING FINITE ELEMENT METHOD

Öz

In this study; the buckling analysis solutions of St 37 steel rectangular plates with rectangular cross sectional stiffener elements were performed. Simply supported plates under axial compressive loading are examined for four different geometrical sizes. Latest studies, which have done nowadays about this subject, are numerically remodeled and geometrically nonlinear buckling analyses of thin plates are given by writing macro programs to ANSYS®. Critical buckling stress σcr and maximum deflection δmax values are defined and then formation of the local and global buckling behaviors are examined in detail for each plate geometry. Bifurcation regions in which they will occur rarely and also showing to us the passing sections from stable to unstable locations are shown by the help of graphics.

Anahtar Kelimeler

Buckling, Pressure loading, Stiffener, Bifurcation, ANSYS®

Kaynakça

• Paik, J. K., and Kim, B. J., “Ultimate strength formulations for stiffened panels under combined axial load, in-plane bending and lateral pressure.”, Thin Walled Structures, 40(1) : 45-83 (2002).
• Paik, J. K., and Thayamballi, A. K., “Ultimate limit state design of steel plated structures.”, John Wiley & Sons, 43(3) : 375-410 (2003).
• Kumar, S.Y.V., and Mukhopadhyay, M., “A new finite element for buckling analysis of laminated stiffened plates”, Composite Structures, 46 : 321-331 (1999).
• Guo, M. W., Harik, I. E., and Ren, W. X., “Buckling behavior of stiffened laminated plates”, International Journal of Solids and Structures, 39 : 3039-3055 (2002).
• Alinia, M. M., “A parametric investigation on stiffening axially loaded panels”, International Journal of Civil Engineering, 2(4) : 246-256 (2004).
• Alinia, M. M., “A study into optimization of stiffeners in plates subjected to shear loading”, Thin-Walled Structures, 43 : 845-860 (2005).
• Mallela, U. K., and Upadhyay, A., “Buckling of laminated composite stiffened panels subjected to in-plane shear: A parametric study”, Thin-Walled Structures, 44 : 354-361 (2006).
• Sanal, Ö., “Kayma Yüklemesi Altındaki Enine Desteklenmiş İzotropik ve Ortotropik Dikdörtgen İnce Plakların ANSYS Sonlu Elemanlar Programı ile Burkulma Analizi”, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 82-86, 89-94, 122-131 (2006).
• Yıldız, Y. O. ve Günay, E. “Eksenel Yükleme Altında Kiriş Destekli Kompozit Plakların SEY ile Burkulma Analizi”, I. Ulusal Havacılık ve Uzay Konferansı, UHUK-2006-037, Ankara, 1-17 (2006).
• Byklum, E. and Amdahl, J., “A simplified method for elastic large deflection analysis of plates and stiffened panels due to local buckling”, Thin-Walled Structures, 40 : 925-953 (2002).
• Byklum, E., Steen, E. and Amdahl, J., “A semi-analytical model for global buckling and postbuckling analysis of stiffened panels”, Thin-Walled Structures, 42 : 701-717 (2004).
• Yıldız, Y. O., “Desteklenmiş Kompozit Plakların Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Burkulma Analizi”, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 58-92, 103-127, 163-165 (2007).
• Bathe, K. J., “Finite Element Procedures”, Prentice Hall, New Jersey, 754-765, 838-978 (1996).
• “Help Files”, ANSYS® Inc., USA, (2005).
• Timoshenko, S. P. and Gere, J. M., “ Theory of Elastic Stability”, McGraw-Hill, New York, 319-429 (1988).
• Seide, P., N.A.C.A., Tech. Note No. 2873, (1953).
• Hu, P. C., Lundquist, E. E. and Batdorf, S. B., “Effect of small deviations from flatness on effective width and buckling of plates in compression”, N.A.C.A., Tech Note:1124, (1946).
• Mesbahi, A. and Nattero, I. C., “Effect of Localised Imperfections on the Collapse Strength of Rectangular Plate Elements”, MARSTRUCT Network of Excellence in Marine Structures, 1 : 6-7 (2005).
• Sun, H. and Wang, X., American Bureau of Shipping, “Buckling and Ultimate Strength Assessment of FPSO Structures”, ABS Technical Papers, 1 : 153-176 (2005).
• Ünsoy, A., “Buckling analysis of laminated composite stiffeners using finite element method”, Yüksek Lisans Tezi, Orta Doğu Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 102-107 (1998).