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Forschung im Ingenieurwesen

, Volume 78, Issue 1–2, pp 59–67 | Cite as

Kontaktwechselwirkung einer Rohrleitung mit der Reparaturbandage aus einem Kompositwerkstoff

  • Holm Altenbach
  • Dmitriy A. Beschetnikov
  • Gennadiy I. Lvov
  • Konstantin Naumenko
  • Vladimir G. Sukiasov
Originalarbeiten/Originals

Zusammenfassung

In der vorliegenden Arbeit wird die Kontaktaufgabe über die Wechselwirkung einer langen Zylinderschale mit einer koaxialen zylindrischen Bandage aus einem Verbundwerkstoff untersucht. Der Verbundwerkstoff wird als ein homogenes orthotropes Material mit bekannten effektiven elastischen Eigenschaften modelliert. Basierend auf der klassischen Schalentheorie werden die Grundgleichungen für die Kontaktaufgabe sowie allgemeine Lösungen für die Durchbiegungen und Schnittgrößen formuliert. Die unbekannten Integrationskonstanten sowie die Kontaktfläche werden numerisch mit Hilfe des Programmpakets Maple ermittelt. Drei charakteristische Längen der Bandage, bei denen der Übergang von einem Kontaktschema der Wechselwirkung zu einem anderen erfolgt, wurden ermittelt. Es wurde festgestellt, dass die Änderung des Innendrucks nicht zum Übergang von einem Kontaktschema zu einem anderen führt. Der Charakter der Kontaktwechselwirkung wird durch geometrische Parameter der Verbindung und elastische Materialeigenschaften der Schale und der Bandage bestimmt.

Schlüsselwörter

Kontaktaufgabe Schale Reparaturbondage Kompositwerkstoff 

Formelzeichen

cij

Komponenten des Steifigkeitstensors

D

Biegesteifigkeit der Schale

Db

Biegesteifigkeit der Bandage

E

Elastizitätsmodul

h

Dicke der Schale

hb

Dicke der Bandage

L

Länge der Bandage

\(L^*\)

Kritische Länge des ersten Kontaktschemas

\(L^{**}\)

Kritische Länge des zweiten Kontaktschemas

l

Länge der Kontaktfläche

M

Biegemoment

p

Innendruck

pk

Kontaktdruck

Q

Querkraft

R

Radius der Schalenmittelfläche

Rb

Radius der Bandagenmittelfläche

w

Durchbiegung der Schale

wb

Durchbiegung der Bandage

ν

Querkontraktionszahl

ρ

Krümmungsradius

Contact interaction of a pipe with the repair wrap from a composite material

Abstract

In the present work the contact interaction of a long cylindrical shell with a coaxial cylindrical wrap made of a composite material is investigated. The composite material is modeled as a homogeneous orthotropic medium with known effective elastic properties. Based on the classical shell theory governing equations for the contact problems and general solutions to the deflections and internal forces are formulated. The unknown integration constants and the contact surface area are determined numerically using the software package Maple. Three characteristic lengths of the wrap, for which the transition from one contact mode to another takes place, have been determined. It was found that the change in the internal pressure does not affect the transition between the contact modes. The nature of the contact interaction is determined by the geometric parameters of the contact pair and elastic material properties of the shell and the repair wrap.

Keywords

Contact Shell Repair wrap Composite 

Notes

Danksagung

Die Arbeit wurde durch das Leonhard-Euler-Programm (D. A. Beschetnikov) und das Programm Ostpartnerschaften (V. G. Sukiasov) des DAAD gefördert.

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Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2014

Authors and Affiliations

  • Holm Altenbach
    • 1
  • Dmitriy A. Beschetnikov
    • 2
  • Gennadiy I. Lvov
    • 2
  • Konstantin Naumenko
    • 1
  • Vladimir G. Sukiasov
    • 2
  1. 1.Institut für MechanikOtto-von-Guericke-Universität MagdeburgMagdeburgDeutschland
  2. 2.Lehrstuhl Dynamik und Festigkeit von Maschinen, „Kharkover Polytechnisches Institut“Nationale Technische UniversitätKharkovUkraine

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