Gibt es eine einfache Formel (möglicherweise ein halbemperisches oder ungefähr abgeleitetes Modell) für das Knicken des Rohrs unter axialer Druckbelastung angesichts seines Querschnitts und seiner Wandstärke? (und der natürliche Elastizitätsmodul und die Länge würden es ebenfalls beeinflussen).
Ich meine - sicherlich gibt es einen Kompromiss zwischen:
Will man das Gewicht (Querschnitt) so gering wie möglich halten ( sagen wir konstant ) und eine maximale knickbegrenzte Festigkeit des Rohres unter axialer Kompression erreichen - bis zu welchem Grad es besser wäre, den Durchmesser (Trägheitsmoment) zu vergrößern ) und damit die Wanddicke verringern, bis die Probleme mit lokalem Beulen überwiegen.
Ich würde erwarten, dass dies im praktischen Bauingenieurwesen ein sehr häufiges Problem sein sollte, und es sollte eine gut entwickelte Kochbuchlösung geben.
Ich habe viele tiefgreifende theoretische Arbeiten gefunden, in denen verschiedene Formen des lokalen Knickens von Grund auf und empirisch diskutiert wurden, aber ich habe kein einfaches Ready-to-wear-Rezept gefunden, welche Parameter ein idealer dünnschaliger röhrenförmiger Pilar haben sollte.
Die erste Formel im Druckbehälterdesign ist das semi-empirische NASA SP-8007 . Auf Seite 7 und 10 finden Sie die meisten Anmerkungen, die im Rest des Dokuments verwendet werden, Seite 14 enthält die Gleichung für isotrope Zylinder. Persönlich habe ich meistens die zusammengesetzten Formeln im Hintergrund verwendet.
Die lange Erklärung ist, dass aufgrund schlechter experimenteller Ergebnisse ein Zylinder bei etwa 30 % des vorhergesagten Werts einknickt, selbst wenn die konservativsten Formeln verwendet werden. Die primäre Ursache? Abweichungen von einem theoretischen Zylinder zu einem realen Zylinder. Diese werden als „Imperfektionen“ bezeichnet, aus den Abweichungen der Zylinderdicke, Dünn- und Dickstellen usw. Der NASA-Leitfaden berücksichtigt dies und liefert für alle Beulversagensmethoden einen empirisch ermittelten Knock-Down-Faktor Gamma, für jeden der Knickmethoden des Versagens im Text. Der Rest ist das „Kochbuch“.
Neue Forschungen versuchen, den Knock-Down-Faktor mit allen möglichen verrückten Theorien aufgrund der Unvollkommenheiten zu verbessern, aber das Ziel ist immer noch SP 8007
Prokop Hapala