Uumajäykistetyt sandwich-rakenteet
Vesanen, Pekka (2015)
Diplomityö
2015
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201502201660
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201502201660
Tiivistelmä
Tässä työssä tutkittiin uumajäykistettyä sandwich-rakennetta. Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää kuormitetulle uumajäykistetylle sandwich-elementille taipuman analyyttinen laskentamenetelmä. Sellaisen kehitykselle oli tarve, koska kyseisen tyyppiselle sandwich-rakennetyypille ei ole standardisoitua taipuman laskentamenetelmää. Uumajäykistetyn sandwich-elementin taipuma on kiinnostava, koska käyttörajatilan mukainen taipumaraja on tärkein rakennetta mitoittava tekijä.
Työn soveltavassa osiossa kehitettiin uumajäykistetyn sandwich-elementin taipuman analyyttinen laskentamenetelmä. Taipuman analyyttinen laskentamenetelmä kehitettiin sandwich-palkkiteorian perusteella. Keskeisimpiä ongelmia oli uumajäykisteiden taivutus- ja leikkausjäykkyyden huomioonottaminen laskennassa. Analyyttisen laskennan tuloksia verrattiin uumajäykistetylle sandwich-elementille suoritettujen taivutuskokeiden tuloksiin sekä FE-analyysin tuloksiin.
Tutkimustulosten perusteella voitiin todeta kehitetyn uumajäykistetyn sandwich-elementin taipuman analyyttisen laskentamenetelmän soveltuvan taipuman laskentaan tutkitulle uumajäykistetylle sandwich-elementille. Laskentamenetelmän luotettavuuden ja toimivuusrajojen määrittämiseksi uumajäykistetty sandwich-rakenne vaatii jatkotutkimuksia. In this Master´s thesis was studied web stiffened sandwich structure. The main purpose of the study was to develop analytical calculation method for deflection of the web stiffened sandwich panel which is under the load. There was a specific need for developing the analytical calculation method for the deflection, because there has not been standardized any calculation method of deflection for this type of sandwich structure. The deflection of the web stiffened sandwich structure is interesting because it is the most critical mode when sandwich structures are designed by the serviceability limit state.
In the applied section of this study was developed the analytical calculation method for deflection. The sandwich beam theory was the main theory in the development of the analytical calculation method for the web stiffened sandwich panel. The main problem in the development of the calculation method for deflection was how web stiffener´s shear stiffness and bending stiffness were affecting the web stiffened sandwich panel deflection. The analytical calculations results were compared with the result of the laboratory test and result of the FE-analysis.
According to the study results the developed analytical calculation method for the deflec-tion of the web stiffened sandwich panel works with the studied case. For the reliability and usability of the developed calculation method for deflection the web stiffened sand-wich structure has to be studied more.
Työn soveltavassa osiossa kehitettiin uumajäykistetyn sandwich-elementin taipuman analyyttinen laskentamenetelmä. Taipuman analyyttinen laskentamenetelmä kehitettiin sandwich-palkkiteorian perusteella. Keskeisimpiä ongelmia oli uumajäykisteiden taivutus- ja leikkausjäykkyyden huomioonottaminen laskennassa. Analyyttisen laskennan tuloksia verrattiin uumajäykistetylle sandwich-elementille suoritettujen taivutuskokeiden tuloksiin sekä FE-analyysin tuloksiin.
Tutkimustulosten perusteella voitiin todeta kehitetyn uumajäykistetyn sandwich-elementin taipuman analyyttisen laskentamenetelmän soveltuvan taipuman laskentaan tutkitulle uumajäykistetylle sandwich-elementille. Laskentamenetelmän luotettavuuden ja toimivuusrajojen määrittämiseksi uumajäykistetty sandwich-rakenne vaatii jatkotutkimuksia.
In the applied section of this study was developed the analytical calculation method for deflection. The sandwich beam theory was the main theory in the development of the analytical calculation method for the web stiffened sandwich panel. The main problem in the development of the calculation method for deflection was how web stiffener´s shear stiffness and bending stiffness were affecting the web stiffened sandwich panel deflection. The analytical calculations results were compared with the result of the laboratory test and result of the FE-analysis.
According to the study results the developed analytical calculation method for the deflec-tion of the web stiffened sandwich panel works with the studied case. For the reliability and usability of the developed calculation method for deflection the web stiffened sand-wich structure has to be studied more.