ISSN 1300 - 1973
Laparoscopic Endoscopic Surgical Science Investigation into Buckling/Collapse of Stiffened Panels under Biaxial Thrust Loads [GMO SHIPMAR]
GMO SHIPMAR. 2019; 25(216): 17-31

Investigation into Buckling/Collapse of Stiffened Panels under Biaxial Thrust Loads

Murat Özdemir
Ordu University, Ordu, Turkey

Buckling/collapse analyses of stiffened ship panels under bi-axial thrust loads are carried out and collapse behavior of the panels is investigated. The main purpose of this study is the detailed examination of failure mechanisms of the stiffened panels under combined load cases for developing an approximate method to estimate the ultimate strength of panels. Finite Element Method is employed for the computations. Analysis steps are also provided so that to present a guide for such structural analyses. At first, only longitudinal thrust loads are considered. Then, bi-axial load cases are simulated. The target panels are adopted from bottom of a bulk carrier. Two different stiffener cross-sections, namely Tee bar and Flat bar are considered. Triple span-triple bay (1/2 + 1 + 1/2) modeling extent with periodical boundary conditions is employed. Number of stiffeners is utilized as two and four. The obtained ultimate strength values are compared with those available in the literature and a good agreement is achieved. When the transverse compression is dominant loading, it is observed that the ultimate strength values are relatively higher than those of linear buckling analyses. Influence of the number of stiffeners is considered as small on the buckling strength of the panels, while this effect is negligible on the ultimate strength values. Effects of different loading ratios are examined and it is figured out that the evaluated ultimate strength values for 𝜎𝜎𝑥𝑥: 𝜎𝜎𝑦𝑦 = 0.2: 1 and 𝜎𝜎𝑥𝑥: 𝜎𝜎𝑦𝑦 = 1: 0.2 cases are slightly higher than those of the uniaxial transverse and longitudinal thrust cases, respectively. Moreover, for 𝜎𝜎𝑥𝑥: 𝜎𝜎𝑦𝑦 = 1: 0.2 case, the buckling mode shape has two half-waves in longitudinal direction, which apparently shows necessity of the periodical boundary conditions. In case of dominant transverse compressive thrust, the Von Mises stress distributions suggest that some parts of plate behave as plastic hinges while remaining parts in plating are still in elastic range.

Keywords: Stiffened panels, ultimate strength, Finite Element Method, bi-axial thrust

Stifnerli Panellerin İki Eksenli Yükleme Altında Burkulma/Göçme Davranışlarının İncelenmesi

Murat Özdemir
Ordu Üniversitesi, Ordu, Türkiye

Stifnerli gemi panellerinin iki eksenli yükleme altında yapısal analizi gerçekleştirilmiş ve bu kapsamda burkulma ve göçme davranışları incelenmiştir. Bu çalışmadaki amaç stifnerli panellerin çeşitli yükleme koşulları altında burkulma/göçme davranışının detaylı şekilde incelenmesidir. Burkulma/göçme analizleri Sonlu Elemanlar Yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Analiz basamakları tanımlanarak, bu tür panel yapısal analizleri için bir kılavuz oluşturması da hedeflenmiştir.
İlk olarak sadece panel boyuna ekseninde basınç yükleri uygulanmış, daha sonra ise hem boyuna hem de enine yönde yüklemeler uygulanmıştır. Ele alınan paneller bir dökme yük gemisinin dip panelleridir. Ayrıca farklı stifner kesitleri (T ve I kesitli) dikkate alınmıştır. Paneller 1/2 + 1 + 1/2 aralıklı olarak modellenmiş, periyodik sınır koşulları uygulanmıştır. Panellerdeki stifner sayısı 2 ve 4 olarak belirlenmiştir. Elde edilen nihai mukavemet değerleri referans sonuçlar ile karşılaştırılmış ve sonuçların uyumlu olduğu görülmüştür. Diğer yandan enine yüklemenin baskın olduğu durumlarda nihai mukavemet değerinin burkulma gerilmesinden daha yüksek olduğu gözlemlenmiştir. Stifner sayısının burkulma gerilmesi üzerindeki etkisi düşük iken bu etki nihai mukavemet değerlerinde ihmal edilebilecek seviyededir. Farklı yükleme oranlarının burkulma/göçme davranışına etkisi incelenmiş; 𝜎𝜎𝑥𝑥: 𝜎𝜎𝑦𝑦 = 0.2: 1 ve 𝜎𝜎𝑥𝑥: 𝜎𝜎𝑦𝑦 = 1: 0.2 yükleme oranları ile elde dilen nihai mukavemet değerlerinin sırasıyla sadece enine ve boyuna yükleme olan durumlara göre bir miktar daha yüksek olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca 𝜎𝜎𝑥𝑥: 𝜎𝜎𝑦𝑦 = 1: 0.2 yükleme durumu için elde edilen burkulma modunda enine derin elemanlar arası burkulma dalga sayısı çift sayı olmaktadır, yani periyodik sınır koşulunun gerekliliği görülmüştür. Enine yüklemenin baskın olduğu durumlarda panel üzerindeki gerilme dağılımı incelendiğinde levha üzerinde bazı bölgelerin plastik mafsal şeklinde davrandığı, diğer bölgelerin ise elastik bölgede olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler: Stifnerli paneller, nihai mukavemet, Sonlu Elemanlar Yöntemi, iki eksenli yükleme

Murat Özdemir. Investigation into Buckling/Collapse of Stiffened Panels under Biaxial Thrust Loads. GMO SHIPMAR. 2019; 25(216): 17-31

Corresponding Author: Murat Özdemir, Türkiye
LookUs & Online Makale