La estabilidad estática no lineal de vigas compuestas helicoidales bioinspiradas imperfectas
Autores: Mohamed, Nazira; Mohamed, Salwa A.; Eltaher, Mohamed A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
La estabilidad estática no lineal de vigas compuestas helicoidales bioinspiradas imperfectas
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Modelo matemático
Predicción
Pandeo
Post-pandeo
Flexión no lineal
Vigas compuestas helicoidales bioinspiradas imperfectas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
El objetivo de este manuscrito es desarrollar, por primera vez, un modelo matemático para la predicción de pandeo, postpandeo y flexión no lineal de vigas compuestas helicoidales bioinspiradas imperfectas con ángulo de rotación no lineal. Las ecuaciones integrodiferenciales no lineales de equilibrio de vigas compuestas helicoidales imperfectas (curvas) se derivan a partir de la suposición cinemática de Euler-Bernoulli. El método de cuadratura integral diferencial (DIQM) y el método iterativo de Newton se emplean para evaluar la respuesta de las vigas compuestas helicoidales imperfectas. Tras la validación del modelo propuesto, se realizan estudios numéricos para cuantificar el efecto del ángulo de rotación, la amplitud de la imperfección y la rigidez de la cimentación en los comportamientos de postpandeo y flexión de las vigas compuestas helicoidales. La viga perfecta pandea a través de una bifurcación tipo horquilla. Sin embargo, la viga imperfecta se rompe a través del tipo de pandeo. La carga crítica de pandeo aumenta con el aumento del valor de las constantes de la cimentación elástica. Sin embargo, la constante de cimentación no lineal no tiene efecto en el caso de vigas perfectas. El presente modelo puede ser explotado en el análisis de estructuras bioinspiradas, que presentan una falla similar a la de un metal y baja tensión de cizallamiento interlaminar, y se utiliza ampliamente en numerosas aplicaciones de ingeniería.
Descripción
El objetivo de este manuscrito es desarrollar, por primera vez, un modelo matemático para la predicción de pandeo, postpandeo y flexión no lineal de vigas compuestas helicoidales bioinspiradas imperfectas con ángulo de rotación no lineal. Las ecuaciones integrodiferenciales no lineales de equilibrio de vigas compuestas helicoidales imperfectas (curvas) se derivan a partir de la suposición cinemática de Euler-Bernoulli. El método de cuadratura integral diferencial (DIQM) y el método iterativo de Newton se emplean para evaluar la respuesta de las vigas compuestas helicoidales imperfectas. Tras la validación del modelo propuesto, se realizan estudios numéricos para cuantificar el efecto del ángulo de rotación, la amplitud de la imperfección y la rigidez de la cimentación en los comportamientos de postpandeo y flexión de las vigas compuestas helicoidales. La viga perfecta pandea a través de una bifurcación tipo horquilla. Sin embargo, la viga imperfecta se rompe a través del tipo de pandeo. La carga crítica de pandeo aumenta con el aumento del valor de las constantes de la cimentación elástica. Sin embargo, la constante de cimentación no lineal no tiene efecto en el caso de vigas perfectas. El presente modelo puede ser explotado en el análisis de estructuras bioinspiradas, que presentan una falla similar a la de un metal y baja tensión de cizallamiento interlaminar, y se utiliza ampliamente en numerosas aplicaciones de ingeniería.