Flambement d'une sphère sous cisaillement circonférentiel - Département Mécanique Access content directly
Conference Papers Year : 2017

Flambement d'une sphère sous cisaillement circonférentiel

Abstract

Shell structures are widely used in industrial applications, such as pressure vessels, transportation facilities and buildings. However, the economic interest of such thin structures is counteracted by their weaknesses in terms of mechanical strength, when compared to solid structures. In the particular case of pressure vessels submitted to compressive/shear loadings, buckling is one of the main failure mode and leads to significant material and human risks. It has been therefore the subject of many studies for more than a century, all the more so as large discrepancies between theoretical predictions and experiments are commonly observed (since the pioneering works of Lorenz, Timoshenko and Southwell in the case of a cylindrical shell under axial compression). Much later, this phenomenon has been explained, thanks to the contributions of von Kàrman and Tsien, and then to the decisive one of Koiter [1]. The latter built the foundations of the post-buckling analysis and proved that, contrary to beams and plates, shells are generally shown to be very imperfection-sensitive. Unsure of the precise nature and amplitude of the initial defects, and for efficiency purposes, the most current design method used in shell buckling relies then on a combination of theoretical results on perfect structures and the use of knock-down factors, which are supposed to account for possible geometric and material imperfections, or loading and boundary condition effects. In this work, the buckling behavior of sphericals shells subjected to cir-cumferential shear loads is investigated through the use of the European Recommendations framework (ECCS) [2]. Thus, parametric studies using the different analyses which are currently implemented in the ECCS text make it possible to retrieve the key parameters of the capacity curves for spherical shells under circumferential shear.
Les structures de type coque sont très utilisées dans l'industrie, notamment pour les appareils à pres-sion, les transports et le bâtiment. Le choix de telles structures minces représente assurément un avan-tage économique mais pose naturellement des problèmes de tenue mécanique, vis-à-vis de structures plus massives. Dans les appareils à pression en particulier, les sollicitations sont telles que la tenue au flambement doit être considérée avec soin, compte tenu des risques matériels et humains associés. Depuis plus d'un siècle, le flambement des coques fait l'objet de nombreuses études, aussi bien fonda-mentales qu'appliquées, d'autant plus qu'il est fréquemment caractérisé par de grandes disparités entre les résultats expérimentaux et les prédictions théoriques (comme le montrent déjà les résultats précur-seurs de Lorenz, Timoshenko et Southwell dans le cas d'un cylindre sous compression axiale). Il faut attendre les travaux de von Kàrman et Tsien, puis ceux de Koiter [1], pour disposer d'un début d'expli-cation à ce phénomène. Ce dernier montre, en établissant les bases de l'analyse du post-flambement, que contrairement aux poutres et plaques, les coques (cylindriques, sphériques,. . .) sont très sensibles aux imperfections initiales. Ne connaissant pas, le plus souvent, la nature et l'amplitude précises de ces imperfections, et à des fins d'efficacité, le dimensionnement au flambement est en pratique réalisé en combinant des résultats théoriques sur la structure parfaite et des facteurs d'abattement permettant la prise en compte de défauts géométriques et matériels éventuels, ou d'effets induits par le chargement et les conditions aux limites. Dans ce travail, on se propose d'expliciter le comportement au flambement et en post-flambement de stuctures sphériques sous cisaillement circonférentiel en utilisant le formalisme des Recommandations Européennes (Texte ECCS) [2]. Les différentes analyses préconisées par le texte ECCS permettront, d'une part, de discuter le degré de sensibilité aux imperfections géométriques et d'autre part, d'extraire les différents paramètres clefs associés à la courbe de voilement d'une sphère sous cisaillement circonférentiel qui sont, à la connaissance des auteurs, tout à fait nouvelles.
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Dates and versions

hal-01730104 , version 1 (12-03-2018)

Identifiers

  • HAL Id : hal-01730104 , version 1

Cite

Mamadou Tall, Saïd Hariri, Philippe Le Grognec, Yves Simonet. Flambement d'une sphère sous cisaillement circonférentiel. 23ème Congrès français de mécanique - CFM 2017, Association française de mécanique (AFM), Aug 2017, Lille, France. ⟨hal-01730104⟩
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