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On the imperfection sensitivity and design of tori-spherical shells under external pressure

Wagner, H.N.R. und Pototzky, Alexander und Hühne, Christian (2021) On the imperfection sensitivity and design of tori-spherical shells under external pressure. International Journal of Pressure Vessels and Piping, Seite 104321. Elsevier. doi: 10.1016/j.ijpvp.2021.104321. ISSN 0308-0161.

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Kurzfassung

Tori-spherical shells are often used as enclosures of pressure vessels in ocean and civil engineering. When subjected to external pressure, these thin-walled shells are prone to buckling. The corresponding critical buckling pressure heavily depends on deviations from the ideal shell shape, but also the yield strength as well as the knuckle radius. This article summarizes and analyzes all known experimental results for tori-spherical shells under external pressure. A detailed numerical elastic-plastic buckling analysis of a tori-spherical bulkhead is presented including details regarding non-linear material model, finite-element modeling and solver settings. In addition, a wide variety of empirical design and numerical geometric imperfection approaches for tori-spheres are presented, applied and validated. Among the geometric imperfection approaches are realistic measured geometric imperfections, dimple imperfections, flat patch imperfections and reduced stiffness methods. Large scale parametric imperfection amplitude analyzes are performed in order to determine which imperfection concept delivers in general the best fit to experimental results. New design factors for different tori-spherical shell geometry configurations are consequently developed and validated with experimental results. The new design factors lead to significantly improved critical load estimations in comparison to lower-bounds obtained empirically.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/140948/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:On the imperfection sensitivity and design of tori-spherical shells under external pressure
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Wagner, H.N.R.ro.wagner (at) tu-braunschweig.dehttps://orcid.org/0000-0003-2749-1455NICHT SPEZIFIZIERT
Pototzky, AlexanderAlexander.Pototzky (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hühne, Christianchristian.huehne (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2218-1223NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Januar 2021
Erschienen in:International Journal of Pressure Vessels and Piping
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.ijpvp.2021.104321
Seitenbereich:Seite 104321
Verlag:Elsevier
ISSN:0308-0161
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Buckling; Robust design; Knockdown factor; Imperfection sensitivity; Tori-spherical shell
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
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Institute & Einrichtungen:Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik > Funktionsleichtbau
Hinterlegt von: Hühne, Prof. Dr. Christian
Hinterlegt am:02 Mär 2021 06:57
Letzte Änderung:02 Mär 2021 06:57

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