Solución exacta de comportamientos no lineales de vigas compuestas helicoidales imperfectas inspiradas en la naturaleza apoyadas sobre cimientos elásticos
Autores: Almitani, Khalid H.; Mohamed, Nazira; Alazwari, Mashhour A.; Mohamed, Salwa A.; Eltaher, Mohamed A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Soluciones
Flexión no lineal
Cargas de pandeo
Configuraciones post-pandeo
Viga bioinspirada
Base elástica
Licencia
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Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta soluciones exactas para el problema de flexión no lineal, las cargas de pandeo y las configuraciones de postpandeo de una viga compuesta helicoidal bioinspirada perfecta e imperfecta con un ángulo de rotación lineal. La viga está incrustada en un medio elástico, que está modelado por dos parámetros de cimentación elástica. La ecuación gobernante no lineal integro-diferencial del sistema se deriva en base a la hipótesis de viga de Euler-Bernoulli, la deformación no lineal de von Kármán y la curvatura inicial. La transformada de Laplace y su inversión se aplican directamente para resolver las ecuaciones gobernantes no lineales integro-diferenciales. Se derivan las deflexiones de flexión no lineal bajo cargas puntuales y uniformes. Se deducen fórmulas en forma cerrada de las cargas críticas de pandeo, así como las respuestas no lineales de postpandeo de vigas perfectas e imperfectas en detalle. El modelo propuesto se valida con trabajos previos. En la sección de resultados numéricos, se discuten los efectos del ángulo de rotación, la amplitud de la imperfección inicial, las constantes de la cimentación elástica y las condiciones de contorno en la flexión no lineal, las cargas críticas de pandeo y las configuraciones de postpandeo. El modelo propuesto puede ser utilizado en el análisis de estructuras de vigas bioinspiradas que se utilizan en muchas aplicaciones de absorción de energía.
Descripción
Este documento presenta soluciones exactas para el problema de flexión no lineal, las cargas de pandeo y las configuraciones de postpandeo de una viga compuesta helicoidal bioinspirada perfecta e imperfecta con un ángulo de rotación lineal. La viga está incrustada en un medio elástico, que está modelado por dos parámetros de cimentación elástica. La ecuación gobernante no lineal integro-diferencial del sistema se deriva en base a la hipótesis de viga de Euler-Bernoulli, la deformación no lineal de von Kármán y la curvatura inicial. La transformada de Laplace y su inversión se aplican directamente para resolver las ecuaciones gobernantes no lineales integro-diferenciales. Se derivan las deflexiones de flexión no lineal bajo cargas puntuales y uniformes. Se deducen fórmulas en forma cerrada de las cargas críticas de pandeo, así como las respuestas no lineales de postpandeo de vigas perfectas e imperfectas en detalle. El modelo propuesto se valida con trabajos previos. En la sección de resultados numéricos, se discuten los efectos del ángulo de rotación, la amplitud de la imperfección inicial, las constantes de la cimentación elástica y las condiciones de contorno en la flexión no lineal, las cargas críticas de pandeo y las configuraciones de postpandeo. El modelo propuesto puede ser utilizado en el análisis de estructuras de vigas bioinspiradas que se utilizan en muchas aplicaciones de absorción de energía.