Un estudio analítico sobre los comportamientos térmicos post-pandeo de vigas laminadas de FRC geométricamente imperfectas utilizando un modelo de viga zig-zag modificado
Autores: Wang, Zhoumi; Meng, Qingchun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un estudio analítico sobre los comportamientos térmicos post-pandeo de vigas laminadas de FRC geométricamente imperfectas utilizando un modelo de viga zig-zag modificado
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Pandeo térmico post-pandeo
Compuesto reforzado con fibra
Modelo de viga
Imperfecciones
Método de perturbación
Temperatura de pandeo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
Se propone un método analítico asintótico para estudiar los comportamientos térmicos de pospandeo de vigas laminadas de compuestos reforzados con fibra (FRC) con imperfecciones geométricas, empleando un modelo de viga zig-zag modificado. El modelo de viga satisface la discontinuidad de la deformación cortante en las interfaces entre capas y las condiciones de frontera de tensión en las superficies superior e inferior. Se asumió que cada imperfección poseía la misma forma que el modo de pandeo, y se presumió que las condiciones de frontera en el plano eran inmóviles. Se utilizó un método de perturbación en dos pasos para resolver las ecuaciones no lineales de gobierno y obtener la trayectoria de equilibrio. Posteriormente, se analizó la sensibilidad del defecto inicial de los comportamientos de pospandeo. Se discute en profundidad la existencia de la trayectoria de equilibrio tipo bifurcación para vigas perfectas. Se trazaron curvas de carga-deflexión para vigas con diversas condiciones de frontera y modos de capa para ilustrar estos hallazgos. También se investigaron los efectos de la relación de esbeltez, la relación de módulo elástico, la relación del coeficiente de expansión térmica, los modos de capa y las fronteras soportadas en los comportamientos de pandeo y pospandeo. Los resultados numéricos indican que la relación de esbeltez influye significativamente en la temperatura crítica de pandeo, siendo las vigas más gruesas las que exhiben mayor resistencia al pandeo. La relación de módulo elástico también juega un papel crucial, con relaciones más altas que conducen a una mayor resistencia al pandeo. Además, la relación del coeficiente de expansión térmica afecta la capacidad de carga de pospandeo, siendo las relaciones más bajas las que resultan en una mayor estabilidad.
Descripción
Se propone un método analítico asintótico para estudiar los comportamientos térmicos de pospandeo de vigas laminadas de compuestos reforzados con fibra (FRC) con imperfecciones geométricas, empleando un modelo de viga zig-zag modificado. El modelo de viga satisface la discontinuidad de la deformación cortante en las interfaces entre capas y las condiciones de frontera de tensión en las superficies superior e inferior. Se asumió que cada imperfección poseía la misma forma que el modo de pandeo, y se presumió que las condiciones de frontera en el plano eran inmóviles. Se utilizó un método de perturbación en dos pasos para resolver las ecuaciones no lineales de gobierno y obtener la trayectoria de equilibrio. Posteriormente, se analizó la sensibilidad del defecto inicial de los comportamientos de pospandeo. Se discute en profundidad la existencia de la trayectoria de equilibrio tipo bifurcación para vigas perfectas. Se trazaron curvas de carga-deflexión para vigas con diversas condiciones de frontera y modos de capa para ilustrar estos hallazgos. También se investigaron los efectos de la relación de esbeltez, la relación de módulo elástico, la relación del coeficiente de expansión térmica, los modos de capa y las fronteras soportadas en los comportamientos de pandeo y pospandeo. Los resultados numéricos indican que la relación de esbeltez influye significativamente en la temperatura crítica de pandeo, siendo las vigas más gruesas las que exhiben mayor resistencia al pandeo. La relación de módulo elástico también juega un papel crucial, con relaciones más altas que conducen a una mayor resistencia al pandeo. Además, la relación del coeficiente de expansión térmica afecta la capacidad de carga de pospandeo, siendo las relaciones más bajas las que resultan en una mayor estabilidad.