Skip to main content
Erschienen in: Archive of Applied Mechanics 3/2018

07.11.2017 | Original

Efficient approximate solutions for postbuckling of axially compressed orthotropic plates with rotationally restrained and free longitudinal edges

verfasst von: M. Beerhorst, M. Seibel, C. Mittelstedt

Erschienen in: Archive of Applied Mechanics | Ausgabe 3/2018

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

This paper presents approximate solutions for the postbuckling behavior of a plate consisting of laminated composites with symmetrical, balanced lay-up loaded in longitudinal compression. The transversal edges of the plate are simply supported, one longitudinal edge is free and the opposite one is rotationally restrained. Key to obtain an explicit and thus highly computational efficient solution is the use of a shape function with only few variables. First, the shape function is inserted into the compatibility condition of in-plane strains to derive a closed-form solution of Airy’s stress function. Then, the equilibrium condition is approximated with the Galerkin procedure yielding a load–deflection relationship. Subsequently, other state variables such as in-plane displacements and stresses can be obtained. Overall, results for displacements and strains show very good agreement with detailed nonlinear finite element analyses.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Fußnoten
1
Shell181, [1].
 
Literatur
1.
Zurück zum Zitat ANSYS Inc.: Release 15.0 Documentation for ANSYS. Cannonsburg, PA (2013) ANSYS Inc.: Release 15.0 Documentation for ANSYS. Cannonsburg, PA (2013)
2.
Zurück zum Zitat Beerhorst, M., Seibel, M., Mittelstedt, C.: Fast analytical method describing the postbuckling behavior of long, symmetric, balanced laminated composite plates under biaxial compression and shear. Compos. Struct. 94(6), 2001–2009 (2012)CrossRef Beerhorst, M., Seibel, M., Mittelstedt, C.: Fast analytical method describing the postbuckling behavior of long, symmetric, balanced laminated composite plates under biaxial compression and shear. Compos. Struct. 94(6), 2001–2009 (2012)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat Chai, G.B., Banks, W.M., Rhodes, J.: The instability behaviour of laminated panels with elastically rotationally restrained edges. Compos. Struct. 1(19), 41–65 (1991)CrossRef Chai, G.B., Banks, W.M., Rhodes, J.: The instability behaviour of laminated panels with elastically rotationally restrained edges. Compos. Struct. 1(19), 41–65 (1991)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Diaconu, C.G., Weaver, P.M.: Approximate solution and optimum design of compression-loaded, postbuckled laminated composite plates. AIAA J. 43(4), 906–914 (2005)CrossRef Diaconu, C.G., Weaver, P.M.: Approximate solution and optimum design of compression-loaded, postbuckled laminated composite plates. AIAA J. 43(4), 906–914 (2005)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Diaconu, C.G., Weaver, P.M.: Postbuckling of long unsymmetrically laminated composite plates under axial compression. Int. J. Solids Struct. 43, 6978–6997 (2006)CrossRefMATH Diaconu, C.G., Weaver, P.M.: Postbuckling of long unsymmetrically laminated composite plates under axial compression. Int. J. Solids Struct. 43, 6978–6997 (2006)CrossRefMATH
7.
Zurück zum Zitat Klöppel, K., Bilstein, W., Unger, B.: Eine näherungsweise untersuchung des überkritischen tragverhaltens von dreiseitig momentenfrei gelagerten, am freien rand unversteiften platten einschließlich vorverformung. Der Stahlbau 42(10), 289–298 (1973) Klöppel, K., Bilstein, W., Unger, B.: Eine näherungsweise untersuchung des überkritischen tragverhaltens von dreiseitig momentenfrei gelagerten, am freien rand unversteiften platten einschließlich vorverformung. Der Stahlbau 42(10), 289–298 (1973)
8.
Zurück zum Zitat Klöppel, K., Unger, B.: Das ausbeulen einer am freien rand versteiften, dreiseitig momentenfrei gelagerten platte unter verwendung der nichtlinearen beultheorie. Der Stahlbau 38(10), 289–299 (1969) Klöppel, K., Unger, B.: Das ausbeulen einer am freien rand versteiften, dreiseitig momentenfrei gelagerten platte unter verwendung der nichtlinearen beultheorie. Der Stahlbau 38(10), 289–299 (1969)
9.
Zurück zum Zitat Kollar, L.P., Springer, G.S.: Mechanics of Composite Structures. Cambridge University Press, Cambridge (2003)CrossRef Kollar, L.P., Springer, G.S.: Mechanics of Composite Structures. Cambridge University Press, Cambridge (2003)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Kromm, A., Marguerre, K.: Behavior of a plate strip under shear and compressive stresses beyond the buckling limit. TM 870, NACA (1938) Kromm, A., Marguerre, K.: Behavior of a plate strip under shear and compressive stresses beyond the buckling limit. TM 870, NACA (1938)
11.
Zurück zum Zitat Kuehn, T., Pasternak, H., Mittelstedt, C.: Local buckling of shear-deformable laminated composite beams with arbitrary cross-sections using discrete plate analysis. Compos. Struct. 113, 236–248 (2014)CrossRef Kuehn, T., Pasternak, H., Mittelstedt, C.: Local buckling of shear-deformable laminated composite beams with arbitrary cross-sections using discrete plate analysis. Compos. Struct. 113, 236–248 (2014)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat Mittelstedt, C., Beerhorst, M.: Closed-form buckling analysis of compressively loaded composite plates braced by omega-stringers. Compos. Struct. 88, 424–435 (2009)CrossRef Mittelstedt, C., Beerhorst, M.: Closed-form buckling analysis of compressively loaded composite plates braced by omega-stringers. Compos. Struct. 88, 424–435 (2009)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Mittelstedt, C., Schröder, K.U.: Postbuckling of compressively loaded imperfect composite plates: closed-form approximate solutions. Int. J. Struct. Stab. Dyn. 10, 761–778 (2010)MathSciNetCrossRefMATH Mittelstedt, C., Schröder, K.U.: Postbuckling of compressively loaded imperfect composite plates: closed-form approximate solutions. Int. J. Struct. Stab. Dyn. 10, 761–778 (2010)MathSciNetCrossRefMATH
15.
Zurück zum Zitat Mittelstedt, C., Schröder, K.U., Erdmann, H.: Postbuckling of imperfect rectangular composite plates under inplane shear closed-form approximate solutions. Arch. Appl. Mech. 81(10), 1409–1426 (2011)CrossRefMATH Mittelstedt, C., Schröder, K.U., Erdmann, H.: Postbuckling of imperfect rectangular composite plates under inplane shear closed-form approximate solutions. Arch. Appl. Mech. 81(10), 1409–1426 (2011)CrossRefMATH
16.
Zurück zum Zitat Qiao, P., Shan, L.: Explicit local buckling analysis and design of fiber-reinforced plastic composite structural shapes. Compos. Struct. 70(4), 468–483 (2005)CrossRef Qiao, P., Shan, L.: Explicit local buckling analysis and design of fiber-reinforced plastic composite structural shapes. Compos. Struct. 70(4), 468–483 (2005)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Quatmann, M., Reimerdes, H.G.: Preliminary design of composite fuselage structures using analytical rapid sizing methods. CEAS Aeronaut. J. 2(1), 231–241 (2011)CrossRef Quatmann, M., Reimerdes, H.G.: Preliminary design of composite fuselage structures using analytical rapid sizing methods. CEAS Aeronaut. J. 2(1), 231–241 (2011)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat Reddy, J.: Mechanics of Laminated Composite Plates and Shells, 2nd edn. CRC Press, Boca Raton (2004)MATH Reddy, J.: Mechanics of Laminated Composite Plates and Shells, 2nd edn. CRC Press, Boca Raton (2004)MATH
19.
Zurück zum Zitat Simitses, G.J., Shaw, D., Sheinman, I.: Stability of cylindrical shells, by various nonlinear shell theories. Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Mechanik 65, 159–166 (1985)CrossRefMATH Simitses, G.J., Shaw, D., Sheinman, I.: Stability of cylindrical shells, by various nonlinear shell theories. Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Mechanik 65, 159–166 (1985)CrossRefMATH
20.
Zurück zum Zitat Vescovini, R., Bisagni, C.: Single-mode solution for post-buckling analysis of composite panels with elastic restraints loaded in compression. Compos. B Eng. 43(3), 1258–1274 (2012)CrossRef Vescovini, R., Bisagni, C.: Single-mode solution for post-buckling analysis of composite panels with elastic restraints loaded in compression. Compos. B Eng. 43(3), 1258–1274 (2012)CrossRef
Metadaten
Titel
Efficient approximate solutions for postbuckling of axially compressed orthotropic plates with rotationally restrained and free longitudinal edges
verfasst von
M. Beerhorst
M. Seibel
C. Mittelstedt
Publikationsdatum
07.11.2017
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Archive of Applied Mechanics / Ausgabe 3/2018
Print ISSN: 0939-1533
Elektronische ISSN: 1432-0681
DOI
https://doi.org/10.1007/s00419-017-1319-9

Weitere Artikel der Ausgabe 3/2018

Archive of Applied Mechanics 3/2018 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.