A closed-form solution for stress analysis of hollow circular cylinder structure under non-uniform external load and its engineering application
Other Title(s)
حل مغلق الشكل لتحليل الإجهاد لهيكل أسطوانة مجوفة تحت قوة تحميل خارجي غير منتظم و تطبيقاته الهندسية
Joint Authors
Zhang, Hong
Zheng, Qian
Liu, Xiaoben
Wu, Kai
Xia, Mengying
Wang, Baodong
Source
Journal of Engineering Research
Issue
Vol. 8, Issue 1 (31 Mar. 2020), pp.72-88, 17 p.
Publisher
Kuwait University Academic Publication Council
Publication Date
2020-03-31
Country of Publication
Kuwait
No. of Pages
17
Main Subjects
Abstract AR
تستخدم الهياكل المجوفة على نطاق واسع في الصناعات المختلفة لقدرتها العالية على التحمل.
في بعض الحالات الهندسية، دائما ما تتعرض هذه الهياكل لأحمال خارجية معقدة و غير منتظمة.
على سبيل المثال، تتعرض ركائز الأنابيب الفولاذية المجوفة التي تستخدم في أساس المباني و الأنابيب الفولاذية المستخدمة لإنتاج النفط إلى ضغوط أرضية غير منتظمة.
في هذه الدراسة، تم اشتقاق حل رياضي معمم مغلق الشكل لتحليل الإجهاد لأسطوانة مجوفة تحت حمل خارجي غير منتظم.
تم تحليل التحميل الخارجي غير المنتظم بواسطة سلسلة فورييه بموجب مبدأ التراكب من خلال نظرية المرونة تم الحصول على الحلول التحليلية لنتائج الإجهاد لمشاكل التحميل الخارجي ل لسلسلة الجيب أو سلسلة جيب التمام بواسطة الطريقة شبه العكسية.
تم تقديم تحليل أساسي لأنبوب فولاذي تحت ضغط أرضي غير منتظم باستخدام الطريقة التحليلية المقترحة.
و تم استخدام نموذج المحدودة من ABAQUS لمقارنة النتائج و التحقق من صحتها.
و أخيرا، تم إجراء تحليل معياري لمناقشة آثار المعاملات غير المنتظمة على نتائج الإجهاد.
تشير النتائج إلى أن القدرة المضادة للانهيار لهيكل الأسطوانة المجوفة ستنخفض بشدة عندما يزيد المعامل غير المنتظم.
يمكن الرجوع إلى هذا النموذج التحليلي المقترح في التحقق من قوة هياكل الأسطوانة المجوفة في الممارسات الهندسية.
Abstract EN
Hollow circular cylinder structures are widely used in industry for their high bearing capacity.
In some engineering cases, these structures are always subjected to complicated non-uniform external loads.
For example, casings used for oil production are subjected to non-uniform ground stresses.
In this study, a generalized closed-form analytical solution for stress analysis of hollow circular cylinder under non-uniform external load was derived.
The common non-uniform external load was decomposed by Fourier series under the principle of superposition by theory of elasticity.
Analytical solutions for stress results of sine or cosine series external load problems were obtained by the semi-inverse method.
A baseline analysis of a casing under non-uniform ground stress was presented using the proposed analytical method and the finite element method to validate the accuracy of the proposed analytical model.
A parametric analysis was conducted finally to discuss the effects of non-uniform coefficients on the stress results.
Results show that, the hollow circular cylinder structure’s anti-collapse capacity will be strongly weakened, when the non-uniform coefficient increases.
This proposed analytical model can be referenced in strength verification of hollow circular cylinder structures in engineering practice.
American Psychological Association (APA)
Liu, Xiaoben& Zhang, Hong& Xia, Mengying& Wang, Baodong& Zheng, Qian& Wu, Kai. 2020. A closed-form solution for stress analysis of hollow circular cylinder structure under non-uniform external load and its engineering application. Journal of Engineering Research،Vol. 8, no. 1, pp.72-88.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1494892
Modern Language Association (MLA)
Liu, Xiaoben…[et al.]. A closed-form solution for stress analysis of hollow circular cylinder structure under non-uniform external load and its engineering application. Journal of Engineering Research Vol. 8, no. 1 (Mar. 2020), pp.72-88.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1494892
American Medical Association (AMA)
Liu, Xiaoben& Zhang, Hong& Xia, Mengying& Wang, Baodong& Zheng, Qian& Wu, Kai. A closed-form solution for stress analysis of hollow circular cylinder structure under non-uniform external load and its engineering application. Journal of Engineering Research. 2020. Vol. 8, no. 1, pp.72-88.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1494892
Data Type
Journal Articles
Language
English
Notes
Includes appendix : p. 86-87
Record ID
BIM-1494892