Notwithstanding a considerable body of references in the literature on the buckling response of conical shell structures, it seems imperative to provide further insight on the buckling response of locally imperfect steel cones. This paper contains different simulations including non-linear FE analysis and discusses the influence of dent imperfection on the buckling load of these structures subject to external pressure. Data of the present work are evaluated against available experimental results, codes and recommendations and the effect of the local damages is exhaustively set forth. It is also found that the employed FE program can reliably predict the structural response of locally damaged conical shells.
This paper predicts the combined resonance behavior of the truncated conical shells (TCSs) under transverse and parametric coupled excitation. The motion governing equation is formulated in the framework of high-order shear deformation theory, von Kármán theory and Hamilton principle. The displacements and boundary conditions are characterized by a set of displacement shape functions with double Fourier series. Subsequently, the method of varying amplitude (MVA) is utilized to derive the approximate analytical solution of system response of TCSs. A comparative analysis is conducted to verify the accuracy of the current computational method. Additionally, the interaction mechanism of combined resonance, parametric resonance and primary resonance is examined. And the effect of damping coefficient, the external excitation, initial phase, axial motion speed, temperature variation, humidity variation, material properties and semi-vortex angle on the vibration mechanism are analyzed.
In this study, reinforcing effects of umbrella-type shell roofs structures such as stadium, exhibition, auditorium and museum are analyzed. Umbrella-type shell roofs treated in this study are practical shapes of conical shells. The objective of this study is to analyze reinforcing effects of umbrella-type shell roofs with stiffeners. Various locations of stiffeners, that is, edge ring A, B, center ring, junction stringer and center stringer are presented and the effects of reinforcement is examined. Also, the reduction effects of roofs thickness by stiffeners are examined. It is shown that the thickness of roofs can be reduced about $20{\sim}30%$ by junction stringer and more than 60% by edge ring A.
This paper has developed a forging process for conical shells for making aluminum cylindrical large shells. An incremental forging process was applied to reduce forging loads and die cost. The preform is designed based on the crosssectional area of the final forged shape. Inner diameter of the preform for mandrel forging is constant, and outer diameter is conical so that it matches the cross-sectional area of the product. However, simulation confirmed that the larger diameter is smaller than predicted and the length is larger than predicted because in the initial stage of forging, the large diameter portion first comes into contact with the anvil at the initial stage of forging and stretches in longitudinal direction. So, it has developed a rule to design the preform considering 3-D deformation instead of plane strain deformation at the beginning stage of mandrel forging. The developed mandrel forging process can be applied to more similar products and economic benefits may be obtained.
Hajmohammad, Mohammad Hadi;Zarei, Mohammad Sharif;Farrokhian, Ahmad;Kolahchi, Reza
Advances in nano research
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v.6
no.4
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pp.299-321
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2018
A layerwise shear deformation theory is applied in this paper for buckling analysis of piezoelectric truncated conical shell. The core is a multiphase nanocomposite reinforced by carbon nanotubes (CNTs) and carbon fibers. The top and bottom face sheets are piezoelectric subjected to 3D electric field and external voltage. The Halpin-Tsai model is used for obtaining the effective moisture and temperature dependent material properties of the core. The proposed layerwise theory is based on Mindlin's first-order shear deformation theory in each layer and results for a laminated truncated conical shell with three layers considering the continuity boundary condition. Applying energy method, the coupled motion equations are derived and analyzed using differential quadrature method (DQM) for different boundary conditions. The influences of some parameters such as boundary conditions, CNTs weight percent, cone semi vertex angle, geometrical parameters, moisture and temperature changes and external voltage are investigated on the buckling load of the smart structure. The results show that enhancing the CNTs weight percent, the buckling load increases. Furthermore, increasing the moisture and temperature changes decreases the buckling load.
This paper deals with the free vibrations of truncated conical shell with uniform thickness by the transfer influence coefficient method. The classical thin shell theory based upon the $Fl\ddot{u}gge$ theory is assumed and the governing equations of a conical shell are written as a coupled set of first order differential equations using the transfer matrix. The Runge-Kutta-Gill integration and bisection method are used to solve the governing differential equations and to compute the eigenvalues respectively. The natural frequencies and corresponding mode shapes are calculated numerically for the truncated conical shell with any combination of boundary conditions at the edges. And all boundary conditions and the intermediate supports between conical shell and foundation could be treated only by adequately varying the values of the spring constants. Numerical results are compared with existing exact and numerical solutions of other methods.
A theoretical formulation for the analysis of free vibration of clamped-free cylindrical shells with plates attached at arbitrary axial position(s) was completed and it was programed to get the numerical results which yield natural frequencies and mode shape of the combined system of the plate and the shells. The frequencies and mode shapes from theoretical calculation were compared with those of commercial finite element code, ANSYS. In order to validate the theory, modal test was also performed by impact test and FFT analysis. The results shows good agreement with those of ANSYS and test results in frequencies and mode shapes. The method developed herein is likely to be used for the analysis of the free vibration of the clamped-free circular cylindrical shells with any kinds of lids such as hollow circular plates, conical shells, spherical shells, or semi-spherical shells.
The strength, deformation and buckling of a large engineering structure consisting of four ellipsoidal shells, two cylindrical shells with stiffening ribs and large holes, one conical shell and three pairs of large flanges under external pressure, self weight and heat sinks have been analysed by using two kinds of five different finite elements - four assumed displacement finite elements (shell element with curved surfaces, axisymmetric conical shell element with variable thickness, three dimensional eccentric beam element, axisymmetric solid revolutionary element) and an assumed stress hybrid element (a 3-dimensional special element developed by authors). The compatibility between different elements is enforced. The strength analyses of the top cover and the main vessel are described in the paper.
Shell structures are very interesting from the design point of view and these are well recognized in the scientific literature. In this paper the analysis of the buckling loads and stability paths of a sandwich conical shell with unsymmetrical faces under combined load based on the assumptions of moderately large deflections (geometrically nonlinear theory) is considered and elastic-plastic properties of the material of the faces are taken into considerations. External load is assumed to be two-parametrical one and it is assumed that the shell deforms into the plastic range before buckling. Constitutive relations in the analysis are those of the Nadai-Hencky deformation theory of plasticity and Prandtl-Reuss plastic flow theory with the H-M-H (Huber-Mises-Hencky) yield condition. The governing stability equations are obtained by strain energy approach and Ritz method is used to solve the equations with the help of analytical-numerical methods using computer.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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