Tasaisesti kuormitetun lujitemuovilaatan geometrinen epälineaarisuus

Markku Hentinen, Gunnar Holm

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Geometrinen epälineaarisuus tulee merikittäväksi, mikäli taipuma ylittää laatan paksuuden puolikkaan. Tämä on tavallista lujilemuovirunkoisten veneiden, joiden ensijainen mitoituskriteeri on laminaatin jännitystaso ja joissa suurehkoja taipumia voidaan sallia. Rakenneanalyysissä tulee tällöin ottaa huomioon laattaan syntyvät membraani- eli kalvojännitykset. Työn tatkoituksena on tutkia, milloin membraanijännitysten huomioon ottaminen tyypillisillä venerakenteilla on välttämätöntä oikean jännitysjakauman ja maksimitaipuman määrittämiseksi, kun kuormituksena on tasainen paine. Reunaehtojen, paneelin sivusuhteen ja lujitteiden suuntautuneisuuden vaikutukset ovat tällöin keskeisiä. Suurten taipumien laskentaan soveltuvia menetelmiä on vertailtu lyhyesti. Laskelmat on pääosin tehty G.H. Littlen (1987) kehittämällä menetelmällä, joka perustuu kokonaispotentiaalienergian suoraan miniinointiin. FORTRAN-kieliohjelma on modifioitu sopivaksiVTT/LAI:n Micro VAX II:een, jolla yhden vaatima keskusyksikköaika on edelleen hyvin kohtuullinen. Joitakin vertailulaskelmia on tehty myös elementtimenetelmällä ADINA-ohjelmaa käyttäen, ja tulokset ovat varsinkin taipumien osalta yhdenmukaisia. Menibraanijännitysten aiheuttama geometrinen epälineaarisuus on merkittävää jo yllättävän pienellä painekuormalla, kun paneelin mitat ovat venerakenteelle tyypillisiä. Lineaariset menetelmät eivät siten yleensä sovellu tämäntyyppisten paneelien laskentaan, jos oikea jännitysjakauma halutaan ottaa huomioon laminaatin suunnittelussa. Reunaehdoista laatan tason suuntaisen siirtymän estäminen on usein merkittävin. Tulokset osoittavat myös lujitteiden suuntaamisen merkittävyyden.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages66
ISBN (Print)951-38-3716-5
Publication statusPublished - 1990
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

SeriesValtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports
Number694
ISSN0358-5077

Fingerprint

plastics

Keywords

  • composite materials
  • laminates
  • reinforced plastics
  • shiphulls
  • stress concentration
  • computer programs
  • membrane stress

Cite this

Hentinen, M., & Holm, G. (1990). Tasaisesti kuormitetun lujitemuovilaatan geometrinen epälineaarisuus. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, No. 694
Hentinen, Markku ; Holm, Gunnar. / Tasaisesti kuormitetun lujitemuovilaatan geometrinen epälineaarisuus. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1990. 66 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 694).
@book{9ad1d04236d9457ba2ffa5441a48d551,
title = "Tasaisesti kuormitetun lujitemuovilaatan geometrinen ep{\"a}lineaarisuus",
abstract = "Geometrinen ep{\"a}lineaarisuus tulee merikitt{\"a}v{\"a}ksi, mik{\"a}li taipuma ylitt{\"a}{\"a} laatan paksuuden puolikkaan. T{\"a}m{\"a} on tavallista lujilemuovirunkoisten veneiden, joiden ensijainen mitoituskriteeri on laminaatin j{\"a}nnitystaso ja joissa suurehkoja taipumia voidaan sallia. Rakenneanalyysiss{\"a} tulee t{\"a}ll{\"o}in ottaa huomioon laattaan syntyv{\"a}t membraani- eli kalvoj{\"a}nnitykset. Ty{\"o}n tatkoituksena on tutkia, milloin membraanij{\"a}nnitysten huomioon ottaminen tyypillisill{\"a} venerakenteilla on v{\"a}ltt{\"a}m{\"a}t{\"o}nt{\"a} oikean j{\"a}nnitysjakauman ja maksimitaipuman m{\"a}{\"a}ritt{\"a}miseksi, kun kuormituksena on tasainen paine. Reunaehtojen, paneelin sivusuhteen ja lujitteiden suuntautuneisuuden vaikutukset ovat t{\"a}ll{\"o}in keskeisi{\"a}. Suurten taipumien laskentaan soveltuvia menetelmi{\"a} on vertailtu lyhyesti. Laskelmat on p{\"a}{\"a}osin tehty G.H. Littlen (1987) kehitt{\"a}m{\"a}ll{\"a} menetelm{\"a}ll{\"a}, joka perustuu kokonaispotentiaalienergian suoraan miniinointiin. FORTRAN-kieliohjelma on modifioitu sopivaksiVTT/LAI:n Micro VAX II:een, jolla yhden vaatima keskusyksikk{\"o}aika on edelleen hyvin kohtuullinen. Joitakin vertailulaskelmia on tehty my{\"o}s elementtimenetelm{\"a}ll{\"a} ADINA-ohjelmaa k{\"a}ytt{\"a}en, ja tulokset ovat varsinkin taipumien osalta yhdenmukaisia. Menibraanij{\"a}nnitysten aiheuttama geometrinen ep{\"a}lineaarisuus on merkitt{\"a}v{\"a}{\"a} jo yll{\"a}tt{\"a}v{\"a}n pienell{\"a} painekuormalla, kun paneelin mitat ovat venerakenteelle tyypillisi{\"a}. Lineaariset menetelm{\"a}t eiv{\"a}t siten yleens{\"a} sovellu t{\"a}m{\"a}ntyyppisten paneelien laskentaan, jos oikea j{\"a}nnitysjakauma halutaan ottaa huomioon laminaatin suunnittelussa. Reunaehdoista laatan tason suuntaisen siirtym{\"a}n est{\"a}minen on usein merkitt{\"a}vin. Tulokset osoittavat my{\"o}s lujitteiden suuntaamisen merkitt{\"a}vyyden.",
keywords = "composite materials, laminates, reinforced plastics, shiphulls, stress concentration, computer programs, membrane stress",
author = "Markku Hentinen and Gunnar Holm",
year = "1990",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-3716-5",
series = "Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "694",
address = "Finland",

}

Hentinen, M & Holm, G 1990, Tasaisesti kuormitetun lujitemuovilaatan geometrinen epälineaarisuus. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, no. 694, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Tasaisesti kuormitetun lujitemuovilaatan geometrinen epälineaarisuus. / Hentinen, Markku; Holm, Gunnar.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1990. 66 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 694).

Research output: Book/ReportReport

TY - BOOK

T1 - Tasaisesti kuormitetun lujitemuovilaatan geometrinen epälineaarisuus

AU - Hentinen, Markku

AU - Holm, Gunnar

PY - 1990

Y1 - 1990

N2 - Geometrinen epälineaarisuus tulee merikittäväksi, mikäli taipuma ylittää laatan paksuuden puolikkaan. Tämä on tavallista lujilemuovirunkoisten veneiden, joiden ensijainen mitoituskriteeri on laminaatin jännitystaso ja joissa suurehkoja taipumia voidaan sallia. Rakenneanalyysissä tulee tällöin ottaa huomioon laattaan syntyvät membraani- eli kalvojännitykset. Työn tatkoituksena on tutkia, milloin membraanijännitysten huomioon ottaminen tyypillisillä venerakenteilla on välttämätöntä oikean jännitysjakauman ja maksimitaipuman määrittämiseksi, kun kuormituksena on tasainen paine. Reunaehtojen, paneelin sivusuhteen ja lujitteiden suuntautuneisuuden vaikutukset ovat tällöin keskeisiä. Suurten taipumien laskentaan soveltuvia menetelmiä on vertailtu lyhyesti. Laskelmat on pääosin tehty G.H. Littlen (1987) kehittämällä menetelmällä, joka perustuu kokonaispotentiaalienergian suoraan miniinointiin. FORTRAN-kieliohjelma on modifioitu sopivaksiVTT/LAI:n Micro VAX II:een, jolla yhden vaatima keskusyksikköaika on edelleen hyvin kohtuullinen. Joitakin vertailulaskelmia on tehty myös elementtimenetelmällä ADINA-ohjelmaa käyttäen, ja tulokset ovat varsinkin taipumien osalta yhdenmukaisia. Menibraanijännitysten aiheuttama geometrinen epälineaarisuus on merkittävää jo yllättävän pienellä painekuormalla, kun paneelin mitat ovat venerakenteelle tyypillisiä. Lineaariset menetelmät eivät siten yleensä sovellu tämäntyyppisten paneelien laskentaan, jos oikea jännitysjakauma halutaan ottaa huomioon laminaatin suunnittelussa. Reunaehdoista laatan tason suuntaisen siirtymän estäminen on usein merkittävin. Tulokset osoittavat myös lujitteiden suuntaamisen merkittävyyden.

AB - Geometrinen epälineaarisuus tulee merikittäväksi, mikäli taipuma ylittää laatan paksuuden puolikkaan. Tämä on tavallista lujilemuovirunkoisten veneiden, joiden ensijainen mitoituskriteeri on laminaatin jännitystaso ja joissa suurehkoja taipumia voidaan sallia. Rakenneanalyysissä tulee tällöin ottaa huomioon laattaan syntyvät membraani- eli kalvojännitykset. Työn tatkoituksena on tutkia, milloin membraanijännitysten huomioon ottaminen tyypillisillä venerakenteilla on välttämätöntä oikean jännitysjakauman ja maksimitaipuman määrittämiseksi, kun kuormituksena on tasainen paine. Reunaehtojen, paneelin sivusuhteen ja lujitteiden suuntautuneisuuden vaikutukset ovat tällöin keskeisiä. Suurten taipumien laskentaan soveltuvia menetelmiä on vertailtu lyhyesti. Laskelmat on pääosin tehty G.H. Littlen (1987) kehittämällä menetelmällä, joka perustuu kokonaispotentiaalienergian suoraan miniinointiin. FORTRAN-kieliohjelma on modifioitu sopivaksiVTT/LAI:n Micro VAX II:een, jolla yhden vaatima keskusyksikköaika on edelleen hyvin kohtuullinen. Joitakin vertailulaskelmia on tehty myös elementtimenetelmällä ADINA-ohjelmaa käyttäen, ja tulokset ovat varsinkin taipumien osalta yhdenmukaisia. Menibraanijännitysten aiheuttama geometrinen epälineaarisuus on merkittävää jo yllättävän pienellä painekuormalla, kun paneelin mitat ovat venerakenteelle tyypillisiä. Lineaariset menetelmät eivät siten yleensä sovellu tämäntyyppisten paneelien laskentaan, jos oikea jännitysjakauma halutaan ottaa huomioon laminaatin suunnittelussa. Reunaehdoista laatan tason suuntaisen siirtymän estäminen on usein merkittävin. Tulokset osoittavat myös lujitteiden suuntaamisen merkittävyyden.

KW - composite materials

KW - laminates

KW - reinforced plastics

KW - shiphulls

KW - stress concentration

KW - computer programs

KW - membrane stress

M3 - Report

SN - 951-38-3716-5

T3 - Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports

BT - Tasaisesti kuormitetun lujitemuovilaatan geometrinen epälineaarisuus

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Hentinen M, Holm G. Tasaisesti kuormitetun lujitemuovilaatan geometrinen epälineaarisuus. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1990. 66 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 694).