Comparison of the Von Kármán and Kirchhoff models for the post-buckling and vibrations of elastic beams - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Pré-Publication, Document De Travail Année : 2021

Comparison of the Von Kármán and Kirchhoff models for the post-buckling and vibrations of elastic beams

Morteza Yavari
  • Fonction : Auteur
Noël Challamel
  • Fonction : Auteur
Olivier Thomas

Résumé

We compare different models describing the buckling, post-buckling and vibrations of elastic beams in the plane. Focus is put on the first buckled equilibrium solution and the first two vibration modes around it. In the incipient post-buckling regime, the classic Woinowsky-Krieger model is known to grasp the behavior of the system. It is based on the von Kármán approximation, a 2nd order expansion in the strains of the buckled beam. But as the curvature of the beam becomes larger, the Woinowsky-Krieger model starts to show limitations and we introduce a 3rd order model, derived from the geometrically-exact Kirchhoff model. We discuss and quantify the shortcomings of the Woinowsky-Krieger model and the contributions of the 3rd order terms in the new model, and we compare them both to the Kirchhoff model. Different ways to nondi-mensionalize the models are compared and we believe that, although this study is performed for specific boundary conditions, the present results have a general scope and can be used as abacuses to estimate the validity range of the simplified models.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-02957425 , version 1 (05-10-2020)
hal-02957425 , version 2 (02-04-2021)
hal-02957425 , version 3 (19-05-2021)

Identifiants

  • HAL Id : hal-02957425 , version 2

Citer

Sébastien Neukirch, Morteza Yavari, Noël Challamel, Olivier Thomas. Comparison of the Von Kármán and Kirchhoff models for the post-buckling and vibrations of elastic beams. 2021. ⟨hal-02957425v2⟩
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