Parametric study of the Inelastic buckling of perforated steel plates under combined stresses

Abstract

Les plaques sont d'une importance capitale dans une variété d'applications marines et terrestres, y compris les constructions navales, les plates-formes offshores, les ponts à poutres-caissons, les centrales électriques/chimiques et les grues à poutres-caissons Il est très probable dans de nombreux cas d'avoir des trous dans les éléments de plaque pour à des fins d'inspection, d'entretien et de service, et la taille de ces trous pourrait être importante. Dans de tels cas, la présence de ces trous redistribue les contraintes membranaires dans la plaque qui peut, éventuellement, entraîner une réduction significative de sa résistance en plus de modifier ses caractéristiques au voilement. L'analyse du voilement estime les caractéristiques de stabilité d'une structure. Le comportement d'une plaque sous des charges appliquées peut être classé en cinq régimes : pré-voilement, voilement, post-voilement, la résistance critique et la résistance postcritique. Dans le régime de précritique, la réponse structurelle la relation entre les forces et les déplacements est généralement linéaire et le composant structurel est ainsi stable. Lorsque la contrainte de compression prédominante atteint une valeur critique, un voilement se produit. Cette thèse présente une étude paramétrique complète sur la résistance ultime au voilement élastique et inélastique de plaques d'acier carrées intactes et perforées en utilisant du package d'éléments finis ABAQUS et EBPLATE. Les modèles d'éléments finis sont conçus en considérant plusieurs cas de chargements qui sont la compression uni-axiale, les contraintes de cisaillement et les contraintes combinées pour extraire les valeurs propres de voilement élastique. L'analyse de voilement inélastique réalisée avec Abaqus concerne le cas exclusif de la compression. Les problèmes de modélisation tels que les conditions aux limites, le maillage, les imperfections initiales, les modèles de matériaux et les contrôles de solutions non linéaires dans FEA ont été abordés. Il est essentiel de développer d'abord un modèle EF fiable et efficace capable de produire des résultats réalistes et précis, en particulier pour les modèles de voilement élastique, de voilement non linéaire et même en post- critique. L'analyse de voilement évalue les caractéristiques de stabilité d'une structure. Une solution précise à un problème de voilement nécessite plus d'efforts que de simplement suivre une procédure numérique, il y a un certain nombre de facteurs à considérer avant qu'une solution de voilement puisse être acceptée avec confiance. Ainsi, les modèles FEA ont d'abord été validés par rapport à certains travaux de recherche publiés tirés de la littérature avant l'adaptation de ces modèles. La validation du modèle FEA linéaire a été effectuée avec succès avec les données disponibles dans la littérature, ce qui donne une plus grande confiance dans les modèles qui seront utilisés comme condition initiale pour une analyse de voilement plus complexe de plaque avec et sans découpe centrale. Les problèmes non linéaires posent la difficulté de décrire des phénomènes par des modèles mathématiques et numériques réalistes et la difficulté de résoudre des équations non linéaires. En fait, l'effort demandé à l'analyste augmente considérablement lorsqu'un problème devient non linéaire. Les principaux résultats issus du flambement élastique sont que le type de chargement le plus sévère pour une plaque carrée intacte ou perforée est la compression. Pour cette raison, il a été décidé d'effectuer exclusivement, pour le comportement de voilement inélastique, l'analyse paramétrique sur une plaque intacte carrée non raidie et perforée. L'épaisseur de la plaque est primordiale dans l'étude du voilement, car elle influence à la fois le voilement élastique et inélastique. L'importance mise sur la valeur de sensibilité aux imperfections comme donnée de départ dans le comportement inélastique ne doit pas seulement être prise comme une proportion de la largeur de la plaque mais également en termes d'épaisseur des plaques