On the applicability limits of the structurally orthotropic shell model in problems of calculating the buckling under axial compression of waffle cylindrical shells

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The article considers the solution of the buckling problem of a waffle cylindrical shell under axial compression using the Euler (bifurcation) approach. Two models are used: a model based on the numerical integration method and a model based on the finite element method. The first model assumes that the stiffeners are structurally an orthotropic shell obeying the Kirchhoff-Love hypotheses, with the assumption of "smearing". The second model uses a tetrahedron element with ten nodes. The study is based on experimental data from tests of one of the waffle cylindrical shell samples under axial compression. The research results show that with an increase in the waffle shell rib thickness, a discrepancy between the calculation results of the two models is observed. With the optimal value of the k parameter, characterizing the ratio of the rib thickness to the rib pitch, equal to 0.035, such a discrepancy is estimated to be about 5%. At the same time, the calculation using the model of a structurally orthotropic shell leads to an underestimation of the critical load compared to the finite element model. This provides an estimate of the loss of stability of a waffle cylindrical shell with a safety margin. For parameter k between 0.02 and 0.05, the difference between the results from the two computational models for critical loads does not exceed 11%.

About the authors

Sergey A. Anisimov

Samara National Research University

Email: ser85@bk.ru

Postgraduate Student

Russian Federation, Samara

Valentin F. Pavlov

Samara National Research University

Author for correspondence.
Email: sopromat@ssau.ru

Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Strength of Materials Department

Russian Federation, Samara

Vyacheslav P. Sazanov

Samara National Research University

Email: sopromat@ssau.ru

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Strength of Materials Department

Russian Federation, Samara

References

  1. Wang, B., Tian, K., Hao, P., Zheng, Y., Ma, Y. and Wang, J. (2016), "Numerical-based smeared stiffener method for global buckling analysis of grid-stiffened composite cylindrical shells", Composite Structures, 152. pp. 807-815.
  2. Anisimov, S. A. (2024), "Numerical analysis of buckling under axial compression of orthogrid-stiffened cy-lindrical shells made of aluminum alloys", Trudy MAI, no. 134. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=178880. (In Russian; abstract in English).
  3. Anisimov, S. A., Sukhomlinov, L. G. and Tokarev, A. E. (2024), "Calculated prediction of critical loads for axially compressed waffle cylindrical shells made of aluminum alloys in comparison with experiment", Cosmonautics and rocket engineering, 1(134), pp. 58-67. (In Russian).
  4. Nezvanov, D. N. (1971), "Ustoychivost' tsilindricheskikh obolochek vafel'nogo tipa pri osevom szhatii" [Sta-bility of cylindrical waffle-type shells under axial compression], Voprosy prochnosti elementov aviatsionnykh konstruktsiy [Problems of strength of elements of aircraft structures], KuAI, Kuybyshev, pp. 119-132. (In Russian).
  5. Karmishin, A. V., Lyaskovets, V. I. and Myachenkov, A. N. (1975), Statika i dinamika tonkostennykh obolochechnykh konstruktsiy [Statics and dynamics of thin-walled shell structures], Mashinostroenie, Moscow. (In Russian). (In Russian).
  6. Godunov, S. K. (1961), "O chislennom reshenii kraevykh zadach dlya sistem obyknovennykh lineynykh differentsial'nykh uravneniy", Uspekhi matematicheskikh nauk, vol. 16, no. 3, pp. 171-174. (In Russian).
  7. Lans, J. N. (1962), Chislennye metody dlya bystrodeystvuyushchikh vychislitel'nykh mashin [Numerical methods for high-speed computers], Translated from English by I. A. Brin, Izdatel'stvo inostrannoy literatury [Publish-ing house of foreign literature], Moscow. (In Russian).
  8. Hilburger, M. W., Waters, W. A. J. and Haynie, W. T. (2008), "Buckling Test Results from the 8-Foot-Diameter Orthogrid-Stiffened Cylinder Test Article TA01" [Test Dates: 19-21 November 2008], NASA/TP-2015-218785, L-20490, NF1676L-20067 - 2015.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 Anisimov S.A., Pavlov V.F., Sazanov V.P.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».