NONLINEAR CREEP BUCKLING ANALYSIS OF INITIALLY IMPERFECT SHALLOW SPHERICAL SHELLSt

ABSTRACT

Creep deformations and creep buckling times are obtained foraxisymmetric shallow spherical shells with and without initial imperfections. For nonlinear creeps, both strain-hardening and time-hardening rules are employed in the analysis;results indicate that strain-hardening yields better estimates of shell life than time- hardening. Results also show that the initial imperfection plays an important role in shortening shell creep buckling times. When compared with the experimental data of test specimens which possess very small departures from sphericity, it is observed that, in order to have a satisfactory prediction on both creep buckling times and creep deformations, in addition to fully taking into account the presence of initial imperfections, the analysis should adopt a mathematical creep model which includes not only the primary and the secondary creep but also the tertiary creep.

INTRODUCTION

It is well known that thin-walled structures, whose material deforms in consequence of creep, collapse if applied loads of constant magnitude act upon them for a sufficient time. For uniformly loaded spherical shells, it is found that the length of the collapse time depends on the magnitude of applied pressure . The collapse time ,as may also be called the creep buckling time or the structure life, is referred to the passage of time between load application and structure failure. The calculation of collapse times along with creep deformations for axisymmetric shallow spherical shells is of major interest in this paper .A key element involved in the creep buckling analysis is the selection of constitutive equations to describe the creep behavior of the material; an appropriate selection should provide a good approximation to the test data. If the equations selected only represent the secondary creep, a linear relationship between the creep strain and the time function evolves and the solution procedure to deal with this situation is very straightforward. On the other hand, if the equations represent either the primary or tertiary creep, a nonlinear relationship results. Two of widely adopted approaches to handle this rather complicated situation are time-hardening and strain-hardening rules@71. In general, predictions based on these two approaches are quite different, and a choice between
them should depend on the comparison of their predictions with experimental data.

چکیده

تغییرات خزش و زمان انقباض خزش برای پوسته های کروی کم عمق با و بدون نقص های اولیه به دست می آیند. برای خزش های غیرخطی، هر دو قواعد کشش سخت و زمان سخت شدن در تحلیل استفاده می شود؛ نتایج نشان می دهد که سخت شدن کرنش تخمین های بهتر از عمر پوسته را نسبت به زمان سخت شدن ارائه می دهد. نتایج همچنین نشان می دهد که ناقص بودن اولیه نقش مهمی در کوتاه شدن زمان انقباض خزش پوسته دارد. در مقایسه با داده های آزمایشی نمونه های آزمایشی که دارای خروجی های بسیار کمی از کروی هستند، مشاهده می شود که برای پیش بینی رضایت بخش در هر دو زمان خزش خمیدگی و تغییر شکل خزش، علاوه بر اینکه به طور کامل با توجه به وجود نواقص اولیه ، تجزیه و تحلیل باید یک مدل خزش ریاضی را که شامل نه تنها خزش اولیه و ثانویه بلکه خزش سوم نیز باشد، اتخاذ می کند.

مقدمه

به خوبی شناخته شده است که ساختارهای نازک دیواره، که مواد آن در اثر خزش رخنه می کنند، اگر سایشی اعمال شده بر روی آنها برای مدت کافی بر روی آنها اعمال شود، سقوط می کند. برای پوسته های کروی بارگذاری شده به طور مساوی نشان داده شده است که طول زمان فروپاشی بستگی به مقدار فشار اعمال شده دارد. زمان سقوط، همانطور که ممکن است زمان انقباض خزش یا ساختار زندگی نامیده می شود، به گذر زمان بین کاربرد بار و شکست ساختار اشاره دارد. محاسبه زمان انقباض همراه با تغییر شکل خزش برای پوسته های کروی کم عمق، در این مقاله مهم است. عنصر کلیدی در تحلیل انحنای خزش، انتخاب معادلات ساختاری برای توصیف رفتار خزش در مواد است؛ انتخاب مناسب باید یک تقریب خوب برای داده های آزمون ارائه کند. اگر معادلات انتخاب شده تنها نشان دهنده خزش ثانویه باشد، رابطه خطی بین فشار خزش و تابع زمان تکامل یافته است و روش حل برای مقابله با این وضعیت بسیار ساده است. از سوی دیگر، اگر معادلات نشان دهنده یا خزش اولیه یا ثانویه باشد، یک رابطه غیرخطی حاصل می شود. دو رویکرد به طور گسترده ای برای رسیدگی به این وضعیت دشوار و پیچیده، قوانینی سخت گیرانه و پیچیده است. به طور کلی، پیش بینی های مبتنی بر این دو رویکرد کاملا متفاوت و انتخاب بین آنها باید در مقایسه با پیش بینی های خود با داده های تجربی بستگی دارد.

Year: 1981

Publisher : ELSEVIER

By : ROBERT KAO