Large elastic-plastic deformation of square membranes subjected to localised pulse pressure loads
DOI:
https://doi.org/10.17721/1812-5409.2019/1.29Анотація
Ductile isotropic materials are widely used in protective systems against transient pulse pressure loads, such as those of localised blasts. This is due to the combined elastic-plastic response which contributes to dissipation of total impulse from extensive loading as the energy stored elastically limits deformation while the energy expended plastically limits the level of transferred forces in the structure. In the case of thin, modern armour graded steel plates, the tailored metallurgy helps the structure store energy within the bounds of elastic region, which may be dissipated at a later stage as damping kills it off in subsequent cycles. On the other hand, the plastic work is almost entirely converted to heat and dissipates.
The present work focuses on the elastic and plastic energies in the membrane and aims at deducing, from the minimization of Föppl-Von-Kármán (FVK) energy functional combined with enforcing the constitutive relations of limit analysis, the dynamic elastic-plastic response of localised blast loaded square membranes undergoing large deformations. The presumed blast load function is a multiplicative decomposition of a prescribed continuous piecewise smooth spatial function and an arbitrary temporal function which may assume various temporal shapes (e.g. rectangular, linear, exponential).
Considering the elastic response, a single-degree-of-freedom model was developed from the prescribed displacement field and associated stress tensor having clamped and simply supported boundary conditions. The explicit closed form solutions were sought by using the Ritz-Galerkin’s variational method as well as the Poincaré-Lindstedt perturbation method. The theoretical solutions of rigid-perfectly plastic square membranes subjected to the same blast scenarios were then discussed. From the combined effects we deduce the load displacement curves representing the trajectory of the nonlinear elastic-perfectly plastic structure.
Key words: localised blast, square membrane, Ritz-Galerkin method.
Pages of the article in the issue: 126-133
Language of the article: English
Посилання
MEHREGANIAN, N., LOUCA, L. A., LANGDON, G. S., CURRY, R. J. & ABDULKARIM, N. (2018) The response of mild steel and armour steel plates to localised air-blast loadingcomparison of numerical modelling techniques. Int. J. Impact Eng. 115. p. 81–93.
MсDONALD, B., BORNSTEIN, H., LANGDON, G. S., CURRY, R., DALIRI, A., & ORIFICI, A. C. (2017) Experimental response of high strength steels to localised blast loading. Int. J. Impact Eng. 115. p. 106–119.
KARAGIOZOVA, D., LANGDON, G. S., NURICK, G. N. & CHUNG KIM YUEN, S. (2010) Simulation of the response of fibre-metal laminates to localised blast loading. Int. J. Impact Eng. 37 (6). p. 766–782.
FALLAH, A. S., MICALLEF, K., LANGDON, G. S., LEE, W. C., CURTIS, P. T. & LOUCA, L. A. (2014) Dynamic response of Dyneema® HB26 plates to localised blast loading. Int. J. Impact Eng. 73. p. 91–100.
MICALLEF, K., FALLAH, A. S., POPE, D. J. & LOUCA, L. A. (2012) The dynamic performance of simply-supported rigid-plastic circular steel plates subjected to localised blast loading. Int. J. Mech. Sci. 65(1). p. 177–191.
MEHREGANIAN, N., FALLAH, A. S & LOUCA, L. A. (2018) Inelastic dynamic response of square membranes subjected to localised blast loading. Int. J. Mech. Sci. 148. p. 578–595.
SZILARD, R. (2004) Theories and applications of plate analysis: classical numerical and engineering methods. New York: Wiley- Interscience Publication.
SYMONDS, P. S. & FLEMING, W. T. (1984) Parkes revisited: On rigid-plastic and elasticplastic dynamic structural analysis. Int. J. Impact Eng. 2(1). p. 1–36.
YUAN, Y., TAN, P. J., SHOJAEI, K. A. & WROBEL, P. (2016) Large deformation, damage evolution and failure of ductile structures to pulsepressure loading. Int. J. Solids Struct. 96. p. 320–339.
ZHENG, C., KONG, X. S., WU, W. G. & LIU, F. (2016) The elastic-plastic dynamic response of stiffened plates under confined blast load. Int. J. Impact Eng. 95. p. 141–153.
RIGBY, S. E., TYAS, A. & BENNETT, T. (2014) Elastic-plastic response of plates subjected to cleared blast loads. Int. J. Impact Eng. 66. p. 37–47.
Завантаження
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, роботи яких публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:
- Автори зберігають авторські права та надають журналу право на першу публікацію роботи, яка одночасно ліцензується згідно із Creative Commons Attribution License, тобто надається дозвіл іншим ділитися роботою з визнанням авторства роботи та першої публікації в цьому журналі.
- Автори можуть укладати окремі додаткові угоди щодо невиключного розповсюдження опублікованої журналом версії роботи (наприклад, розмістити її у репозитарії наукової установи чи опублікувати у книзі) з підтвердженням її початкової публікації у цьому журналі.
- Дозволяється та заохочується розміщення своїх робіт в мережі Інтернет авторами (наприклад, у репозитаріях наукових установ або на особистих веб-сторінках) до та під час процесу подання, оскільки це може призвести до продуктивного обміну, а також до більш ранніх цитувань опублікованої роботи та їх більшої кількості (див. The Effect of Open Access).
