Alaa A. Abdelrahman;Hanaa E. Abd-El-Mottaleb;Mohamed G. Elblassy;Eman A. Elshamy
Steel and Composite Structures
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제49권6호
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pp.667-684
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2023
In the context of finite element method, a computational simulation is presented to study and analyze the dynamic behavior of regularly perforated functionally graded rotating beam for the first time. To investigate the effect of perforation configurations, both regular circular and squared perforation patterns are studied. To explore impacts of graded material distributions, both axial and transverse gradation profiles are considered. The material characteristics of graded materials are assumed to be smoothly and continuously varied through the axial or the thickness direction according the nonlinear power gradation law. A computational finite elements procedure is presented. The accuracy of the numerical procedure is verified and compared. Resonant frequencies, axial displacements as well as internal stress distributions throughout the perforated graded rotating cantilever beam are studied. Effects of material distributions, perforation patterns, as well as the rotating beam speed are investigated. Obtained results proved that the graded material distribution has remarkable effects on the dynamic performance. Additionally, circular perforation pattern produces more softening effect compared with squared perforation configuration thus larger values of axial displacements and maximum principal stresses are detected. Moreover, squared perforation provides smaller values of nondimensional frequency parameters at most of vibration modes compared with circular pattern.
In this study, mechanical properties of versatile light weight plywood(manufacturing using piercing) are studied. A credibility evaluation was carried out for different perforation patterns including octagonal shape, rectangular shape and circular shape. A static structural analysis is conducted to find the stresses produced. Circular perforations are found to have better strength to weight ratio. Results of each type of perforation are discusses and compared.
Monsef Ahmadi, H.;Sheidaii, M.R.;Tariverdilo, S.;Formisano, A.;De Matteis, G.
Earthquakes and Structures
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제20권4호
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pp.377-388
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2021
Thin perforated Steel Plate Shear Walls (SPSWs) are among the most common types of seismic energy dissipation systems to protect the main boundary components of SPSWs from fatal fractures in the high-risk zones. In this paper, the cyclic behavior of the different circular hole patterns under cyclic loading is reported. Based on the experimental results, it can be concluded that a change in the perforation pattern of the circular holes leads to a change in the locations of the fracture tendency over the web plate, especially at the plate-frame interactions. Accordingly, the cyclic responses of the tested specimens were simulated by finite element method using the ABAQUS package. Likewise, perforated shear panels with a new perforation pattern obtained by implementing Topology Optimization (TO) were proposed. It was found that the ultimate shear strength of the specimen with the proposed TO perforation pattern was higher than that of the other specimens. In addition, theoretical equations using the Plate-Frame Interaction (PFI) method were used to predict the shear strength and initial stiffness of the considered specimens. The theoretical results showed that the proposed reduced coefficients relationships cannot accurately predict the shear strength and initial stiffness of the considered perforated shear panels. Therefore, the reduced coefficients should be adopted in the theoretical equations based on the obtained experimental and numerical results. Finally, with the results of this study, the shear strength and initial stiffness of these types of perforated shear panels can be predicted by PFI method.
Various types of perforated sheets have been applied on the surface of porous absorptive materials in order to protect dust and to enhance interior design. This study examines experimentally influences on absorptive characteristics according to the shape of perforation which includes rectangular and resonator type as well as circular holes. The measured results shows that the resonance frequency can be changed by the shape of perforation as well as the eccentricity of holes.
In building structure, the story height can be minimized by providing openings in beams which serves for the utility equipments passing through. The dead space in false ceiling thus put to economical use in the form of a substantial reduction in materials and construction cost. In the case of steel structure, there is no critical risk in the structural strength because of reinforcing methods of stiffness and steel plate but in the case of reinforced concrete structure, proper provision should be made in designing these openings, otherwise there is a risk that these opening will possibly weaken the structural strength of the building frame to a critical degree. In this paper, for the numerical analysis of the reinforced concrete beams with circular opening in the web, expecting stress concentration of the circular opening, reinforcing methods were studied. Twenty test pieces with each different reinforcing methods were tested and their resisting forces were defined. From the numerical analysis and test results, the followings were founded;(1)high shear stress distributed around the openings reduce the shearing strength, (2)from the numerical analysis, the maximum tensile stress occurred at opening nodes 1,7, these phenomena were agreed with the test results, (3)reinforcing method around openings have to carried out for stopping diagonal cracks, and (4)both, by steel plate, and wire mesh, are effective reinforcing methods.
The present numerical study was performed to determine how the two perforated baffles( Inclined angle=$5^{\circ}$; perforation diameter=2cm) placed at a rectangular duct affect heat transfer and associated friction factors. The parametric effects of perforated baffles(3, 6 and 12 holes) and flow Reynolds number ranging from 28,900 to 61,000 on the heated target surface are explored. As for the investigation of heat transfer behaviours on the local Nusselt number with two baffles placed at $x/D_h=0.8$ and $x/D_h=0.8$ of the edge baffles, it is evident that the average Nusselt number increases with increasing number of holes, but the friction factor decreases with an increase in the hole number placed at baffles. The numerical results by commercial code CFX 10.0 are confirmed with the experimental data.
한국산 두릅나무과 식물 7속 11종의 목부해부학적 형질을 비교관찰하여 속간 목부의 특수화 정도를 검토하였다. 송악속은 산공재로서, 각상도관이 집합배열하고, 도관끝벽은 단천공이고 측벽은 호생벽공이었으며 방사조직은 오직 횡주세포로 구성된 동성 II형이었다. 황칠나무속은 환공재이며 각상의 추재부 소 도관들은 접선대상배열, 단천공 및 호생벽공의 특징을 보였고 방사조직에 간혹 수평수지도가 내재된 이성 II형이었다. 팔손이속은 산공재이고 각상도관이 접선대상배열이고, 계문상천공, 계문상 벽공 및 측벽에 나선비후가 나타났으며, 방사조직은 이성 II형이었다. 음나무속은 환공재이고, 환상의 소 도관은 접선대상배열이며, 단천공 및 호생벽공 그리고 이성 II형의 방사조직이 나타났다. 그 중 음나무는 도관내 격벽의 형태를 갖는 진충체를 가졌으나, 가는잎음나무에서는 격벽의 형태를 찾아 볼 수 없었다. 땃두릅나무속은 환공재이며 각상도관이 접선대상배열이고, 단천공 및 계문상 벽공 그리고 격벽형태를 갖는 진충체가 나타났으며 방사조직은 직립세포로만 구성된 paedomorphic type I이었다. 오갈피나무속은 산공재이며 각상도관이 접선대상배열, 단천공 및 호생벽공의 특징을 보였다. 본 속에서 오갈피나무는 이성 II형의 방사조직과 이관유조직 그리고 격벽형태를 갖는 진충차가 나타났다. 가시오갈피는 직립세포로만 구성된 paedomorphic type I의 방사조직과 격벽형태인 진충체가 나타났다. 섬오갈피와 오가나무는 이성 II형의 방사조직이 나타났으나, 진충체는 없었다. 두릅나무속은 환공재이고 환상도관이 접선대상배열, 단천공과 호생벽공, 그리고 격벽형태와 망상구조를 한 진충체가 나타났고, 이성 II형의 방사조직도 보였다. 도관요소의 배열, 모양, 길이, 직경 및 천공판의 각도와 방사조직의 형태 등에 의한 이들 특수화 순서는 가장 원시적인 팔손이속으로부터, 송악속, 오갈피나무속, 땃두릅나무속, 황칠나무속, 음나무속 그리고 두릅나무속 순으로 사료된다.
It is common practice to use Reduced Web Beam Sections (RWBS) in steel moment resisting frames. Perforation of beam web in these members may cause stress and strain concentration around the opening area and facilitate ductile fracture under cyclic loading. This paper presents a numerical study on the cyclic fracture of these structural components. The considered connections are configured as T-shaped assemblies with beams of elongated circular perforations. The failure of specimens under Ultra Low Cycle Fatigue (ULCF) condition is simulated using Cyclic Void Growth Model (CVGM) which is a micromechanics based fracture model. In each model, CVGM fracture index is calculated based on the stress and strain time histories and then models with different opening configurations are compared based on the calculated fracture index. In addition to the global models, sub-models with refined mesh are used to evaluate fracture index around the beam to column weldment. Modeling techniques are validated using data from previous experiments. Results show that as the perforation size increases, opening corners experience greater fracture index. This is while as the opening size increases the maximum observed fracture index at the connection welds decreases. However, the initiation of fracture at connection welds occurs at lower drift angles compared to opening corners. Finally, a probabilistic framework is applied to CVGM in order to account for the uncertainties existing in the prediction of ductile fracture and results are discussed.
This paper describes a study of the collision of hard steel spheres against aluminium thin circular plates at speeds up to 140 m/s. The tests were monitored by a high speed camera and a chronoscope, which allowed the determination of the ballistic limit and the plate deformation pattern. Quasi-static material parameters were obtained from tests on a universal testing machine and dynamic mechanical characterization of two aluminium alloys were conducted in a split Hopkinson pressure bar. Using a damage model, the perforation of the plates was simulated by finite element analysis. Axisymmetric, shell and solid elements were employed with various parameters of the numerical analysis being thoroughly discussed, in special, the dynamic model parameters. A good agreement between experiments and the numerical analysis was obtained.
본 논문은 원형 단면 임피던스 튜브내에 고정된 미세천공 탄성판의 흡음을 해석적으로 구하는 방법을 다루었다. 판의 진동과 덕트 내부 음장을 모드 함수의 무한 급수의 합으로 전개하였는데 반경방향으로는 Bessel 함수를 포함한다. 평면파 가정하에서 저주파수 대역의 근사식을 판의 처음 몇 개의 모드만 고려하여 흡음율을 유도하였으며 등가 임피던스를 갖는 단일 표면의 형태로 제시하였다. 본 논문에서 제안한 공식과 FEM(Finite Element Method)을 이용한 결과는 잘 일치 하였는데 탄성의 효과는 판의 고유진동수에 해당하는 골 또는 피크의 형태로 나타난다. 천공율이 매우 작으면 진동의 영향이 지배적이나 천공율이 어느 한계이상 되면 박판의 탄성거동은 매우 작게 나타나고 강체 MPP(Micro-Perforated Plate)의 흡음 특성이 지배적이 된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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