The postbuckling behavior of laminated composite plates and shells, subjected to various shear loadings, is presented, using a modified 8-ANS method. The finite element, based on a modified first-order shear deformation theory, is further improved by the combined use of assumed natural strain method. We analyze the influence of the shell element with the various location and number of enhanced membrane and shear interpolation. Using the assumed natural strain method with proper interpolation functions, the present shell element generates neither membrane nor shear locking behavior even when full integration is used in the formulation. The effects of various types of lay-ups, materials and number of layers on initial buckling and postbuckling response of the laminated composite plates and shells for various shear loading have been discussed. In addition, the effect of direction of shear load on the postbuckling behavior is studied. Numerical results and comparisons of the present results with those found in the literature for typical benchmark problems involving symmetric cross-ply laminated composites are found to be excellent and show the validity of the developed finite element model. The study is relevant to the simulation of barrels, pipes, wing surfaces, aircrafts, rockets and missile structures subjected to intense complex loading.
The ratios of elastic to shear modulus of the structures as laminated composite plates and shells, are very large. They are much susceptible to effect of shear deformation. In order to obtain the accurate solutions of laminated composite plate and shells, the effects of shear strain should be considered for the analysis and design of them. Especially, the more exact solution can be obtained in applying to higher-order shear deformation theory. Therefore, in this paper, the third-order shear deformation theory is used to present the distributions of bending, the characteristics of natural frequencies and the buckling load according to the effects of ply orientation, number of layers for the laminated composite plates and shells with simply supported boundary conditions.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.13
no.5
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pp.807-819
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1989
Buckling and vibration of laminated non-circular cylindrical shells with constant thickness and simply supported boundary condition is considered. Governing equations are derived based on the Donnell and Flugge shell theory and Galerkin method is applied for the numerical analysis. Comparisons are made between present results and others. Variations of frequency parameter and buckling load parameter on the change of stacking angle, eccentricity parameter and shell theories are investigated. Conclusion of this study is as follows: (1) General solutions of buckling and vibration of laminated non-circular cylindrical shell are obtained. (2) Frequency parameter is decreased as the initial axial load is increased. (3) In general, frequency and buckling load parameter of laminated non-circular cylindrical shells are decreased as increasing of eccentricity parameter and stacking angle.
An isoparametric six-node triangular element is utilized for geometrically nonlinear analysis of functionally graded (FG) shells. To overcome the shear and membrane locking, the element is improved by using strain interpolation functions. The Total Lagrangian formulation is employed to include the large displacements and rotations. Finding the nonlinear behavior of FG shells via laminated modeling is also the goal. A power function is employed to formulate the variation of elastic modulus through the thickness of shells. The results are presented in two ways, including the general FGM formulation and the laminated modeling. The equilibrium path is obtained by using the Generalized Displacement Control Method. Some popular benchmarks, including hyperbolical shell structures are solved to declare the correctness and accuracy of proposed formulations.
This paper presents the mode-shape analysis of the cross-ply laminated composite cylindrical shallow shells. First, the kinematic relations of strains and deformation are given. Then, using Hamilton's principle, governing differential equations are developed for a general curved shell. Finally, the stress-strain relation for the laminated, cross-ply composite shells are obtained. By using some simplifications and assuming Fourier series as a displacement field, the governed differential equations are solved by the matrix algebra for shallow shells. Employing the computer algebra system called MATHEMATICA; a computer program has been prepared for the solution. The results obtained by this solution are compared with the results obtained by (ANSYS and SAP2000) programs, in order to verify the accuracy and reliability of the solution presented.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.9
no.5
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pp.150-156
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2000
The objective of this study is to investigate effects of prebuckling on the buckling of laminated composite cylindrical shells. Axial compression and lateral pressure are considered for laminated composite cylindrical shells with the ratios of length to radius. The shell walls are made of a laminate with several symmetric ply orientations. The study was made using finite difference energy method, utilizing the nonlinear bifurcation branch with nonlinear prebuckling displacements. The results are compared to the buckling loads determined when membrane prebuckling displacements are considered. Review the influence of nonlinear prebuckling for the buckling loads, the difference between the actual and classical buckling loads are increased as the increments with the ratios of length to radius, for which is applied the axial compression, but almost same for the lateral pressure.
In this work, thermo-elastic stability behavior of laminated cross-ply elliptical cylindrical shells subjected to uniform temperature rise is studied employing the finite element approach based on higher-order theory that accounts for the transverse shear and transverse normal deformations, and nonlinear in-plane displacement approximations through the thickness with slope discontinuity at the layer interfaces. The combined influence of higher-order shear deformation, shell geometry and non-circularity on the prebuckling thermal stress distribution and critical temperature parameter of laminated elliptical cylindrical shells is examined.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.2
no.3
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pp.13-20
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1994
The effects of prebuckling on the buckling of laminated composite cylindrical shells are investigated. Both axial compression and lateral pressure are considered for laminated composite cylindrical shells with length to radius ratios usually associated with container vessels. The shell walls are made of a laminate with several symmetric ply orientations. The study was made using finite difference energy method, utilizing the nonlinear bifurcation branch with nonlinear prebuckling displacements. The results are compared to the buckling loads determined when prebuckling displacements are neglected.
In general, the strength and stiffness of laminated composite cylindrical shells are very sensitive to the variation of slenderness parameters, some coupling-stiffness parameters, lamination angles, stacking sequence and number of layers. In this paper, the effects of these factors on the strength and buckling reliabilities of GFRP laminated cylindrical shells are investigated based on the proposed strength and buckling limit state models. As these factors have various and complicated effects on the strength and buckling reliabilities of GFRP laminated cylindrical shells, the results should be incorporated into the design formula such that optimum design technique and design code which provide uniform consistent reliability for balanced design in practice
In this study, a new refined hyperbolic shear deformation theory (RHSDT) is developed using an equivalent single-layer shell displacement model for the static bending and free vibration response of cross-ply laminated composite spherical shells. It is based on a new kinematic in which the transverse displacement is approximated as a sum of the bending and shear components, leading to a reduction of the number of unknown functions and governing equations. The proposed theory uses the hyperbolic shape function to account for an appropriate distribution of the transverse shear strains through the thickness and satisfies the boundary conditions on the shell surfaces without requiring any shear correction factors. The shell governing equations for this study are derived in terms of displacement from Hamilton's principle and solved via a Navier-type analytical procedure. The validity and high accuracy of the present theory are ascertained by comparing the obtained numerical results of displacements, stresses, and natural frequencies with their counterparts generated by some higher-order shear deformation theories. Further, a parametric study examines in detail the effect of both geometrical parameters (i.e., side-to-thickness ratio and curvature-radius-to-side ratio), on the bending and free vibration response of simply supported laminated spherical shells, which can be very useful for many modern engineering applications and their optimization design.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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