Title of article :
Approximate Closed-form Formulae for Buckling Analysis of Rectangular Tubes under Torsion
Author/Authors :
Omidvari, A Department of Mechanical Engineering - Shiraz University, Shiraz, Iran , Hematiyan, M. R Department of Mechanical Engineering - Shiraz University, Shiraz, Iran
Abstract :
The buckling torque may be much less than the yield torque in very thin rectangular tubes under torsion. In this paper, simple closed-form formulae are presented for buckling analysis of long hollow rectangular tubes under torsion. By the presented formulae, one can obtain the critical torque or the critical angle of twist of the tube in terms of its geometrical parameters and material constants. First, an approximate function for critical angle of twist, including a part in terms of the Poisson’s ratio and another part in terms of geometrical parameters with unknown coefficients are considered. Then, the unknown coefficients are found by a minimax optimization method and also by using the accurate results obtained by the finite element method. The formulae can be used for a wide range of dimensions of hollow rectangular tubes. The numerical studies show that the maximum error of the presented formulae is less than 10%.
Farsi abstract :
در ميلههاي توخالي داراي جداره خيلي نازك با مقطع مستطيلي كه تحت پيچش قرار دارند گشتاور پيچشي كمانش ممكن است خيلي كمتر از گشتاور پيچشي تسليم آنها باشد. در اين مقاله فرمولهايي ساده با فرم بسته براي تحليل كمانش ميلههاي توخالي با مقطع مستطيل شكل ارائه ميشود. با استفاده از فرمولهاي ارائه شده ميتوان گشتاور بحراني يا زاويه پيچش بحراني ميله را برحسب پارامترهاي هندسي و ثوابت مادي آن بدست آورد. ابتدا يك تابع تقريبي شامل يك قسمت برحسب نسبت پواسون و قسمت ديگري بر حسب پارامترهاي هندسي با ضرايب نامشخص درنظر گرفته ميشود. سپس ضرايب نامشخص با استفاده از يك روش بهينهسازي و همچنين با استفاده از نتايج كمخطاي بدست آمده از روش المان محدود بدست ميآيند. فرمولها قابل استفاده براي ميلههاي مستطيلي توخالي با دامنه وسيعي از ابعاد هندسي هستند. بررسيهاي عددي نشان ميدهد كه خطاي بيشينه فرمولهاي ارائه شده كمتر از 10 درصد است.
Keywords :
torsion , buckling , rectangular hollow tube , warping , optimization
Journal title :
Astroparticle Physics