박벽보의 응력해석을 위한 단면상수 값들을 자동적으로 산정하는 알고리즘을 개발한다. 사용자의 편의를 위해서 최소한의 단면정보만으로 복잡한 폐단면 및 개단면에 대하여 단면상수를 자동적으로 산정할 뿐만 아니라 보이론에 의하여 계산된 단면력에 대하여 대응하는 수직응력 또는 전단응력분포의 자동계산이 가능하다. 본 이론 및 프로그램의 타당성을 검증하기 위하여 기존의 논문결과와 비교하여 타당성을 입증한다.
The purpose of this study is to investigate the effects of composition of underground structural wall and H-pile in soil cement. The results of previous experimental studies are re-analyzed and the nonlinear cross-sectional analyses of composite basement walls are performed to verify their nonlinear flexural behavior. Based on the study, it is explained how the gap deformation between H-Pile and RC wall should be considered in the design of flexure of composite underground walls. The nonlinear cross-sectional analysis shows that the load-displacement curves of composite basement wall specimens exhibiting flexural behavior exist between the results of the analysis of the complete and non-composite cases. When predicting the behavior of the composite basement wall by nonlinear cross-sectional analysis, the flexural behavior of the composite basement wall could be suitably predicted by considering the reduction of the composite ratio due to tensile stress acting on shear connectors.
Severe sediment erosion during floods occur disaster and economic losses, but general sediment erosion is basic mechanism to move sediment from upstream to downstream river. In addition, it is important process to change river form. Check dam, which is constructed in mountain stream, play a vital role such as control of sudden debris flow, but it has negative aspects to river ecosystem. Now a day, check dam of open type is an alternative plan to recover river biological diversity and ecosystem through sediment transport while maintaining the function of disaster control. The purpose of this paper is to verify sediment erosion progress of river bottom and bank as first step for river restoration after dam slit by cross-sectional shear stress and critical shear stress. Study area is upstream reach of slit check dam in mountain stream, named Wasada, in Japan. The check dam was slit with two passages in August, 2010. The transects were surveyed for four upstream cross-sections, 7.4 m, 34 m, 86 m, and 150 m distance from dam in October 2010. Sediment size was surveyed at river bottom and bank. Sediment of cobble size was found at the wetted bottom, and small size particles of sand to medium gravel composed river bank. Discharge was $2.5\;m^3/s$ and bottom slope was 0.027 m/m. Excess shear stress (${\tau}_{ex}$) was calculated for hydraulic erosion by subtracting the values of critical shear stress (${\tau}_{c}$) from the value of shear stress (${\tau}$) at river bottom and bank (${\tau}_{ex}=\tau-{\tau}_c$). Shear stress of river bottom (${\tau}_{bottom}$) was calculated using the cross-sectional shear stress, and bank shear stress (${\tau}_{bank}$) was calculated from the method of Flintham and Carling (1988). $${\tau}_{bank}={\tau}^*SF_{bank}((B+P_{bed})/(2^*P_{bank}))$$ where $SF_{bank}=1.77(P_{bed}/p_{bank}+1.5)^{-1.4}$, B is the water surface width, $P_{bed}$ and $P_{bank}$ are wetted parameter of the bed and bank. Estimated values for ${\tau}_{bottom}$ for a flow of $2.5\;m^3/s$ were lower as 25.0 (7.5 m cross-section), 25.7 (34 m), 21.3 (86 m) and 19.8 (150 m), in N/$m^2$, than critical shear stress (${\tau}_c=62.1\;N/m^2$) with cobble of 64 mm. The values were insufficient to erode cobble sediment. In contrast, even if the values of ${\tau}_{bank}$ were lower than the values for ${\tau}_{bottom}$ as 18.7 (7.5 m), 19.3 (34 m), 16.1 (86 m) and 14.7 (150 m), in N/$m^2$, excess shear stresses were calculated at the three cross-sections of 7.5 m, 34 m, and 86 m distances compare with ${\tau}_c$ is 15.5 N/$m^2$ of 16mm gravel. Bank shear stresses were sufficient for erosion of the medium gravel to sand. Therefore there is potential to erode lateral bank than downward erosion in a flow of $2.5\;m^3/s$. Undercutting of the wetted bank can causes bank scour or collapse, therefore this channel has potential to become wider at the same time. This research is about a potential of sediment erosion, and the result could not verify with real data. Therefore it need next step for verification. In addition an erosion mechanism for river restoration is not simple because discharge distribution is variable by snow-melting or rainy season, and a function for disaster control will recover by big precipitation event. Therefore it needs to consider the relationship between continuous discharge change and sediment erosion.
In the present study, The characteristics of developing steady laminar flows of a straight duct connected to a $180^{\circ}$ curved duct were examined In the entrance region through experimental measurement. Flow characteristics such as shear stress distributions, pressure distributions and friction coefficient experimentally in a square cross-sectional straight duct by using the PIV system. For the PIV measurement by particles produced from mosquito coils particles. The experimental data were obtained at 9 points dividing the test sections by 400mm. Experimental results can be summarized as follows. Critical Reynolds number, $Re_{cr}$ which indicates transition from laminar steady flow to transition steady flow was 2,150. Shear stress per unit length on the wall was stronger than that in the fully developed flow region. This was attributed to the fact that shear stress and pressure loss in the curvature of a duct were increased. Pressure distributions were gradually decreased irrespective of Reynolds number In the whole test section. This trends were in a good agreement with the reference results. Pipe friction coefficient in the steady state flow region was calculate from method of least squares. The co-relationship between fiction coefficient and Reynolds number was established as follow; ${\lambda}=56/Re$.
This paper presents the design for the kinematic structure of a system for an automatically moored 6000 ton autonomous ship in a port, and the process and results of optimal design for the link cross-sectional shape. We propose an automatic mooring system with a PPP type serial manipulator structure capable of linear motion in the XYZ axis. The mooring force applied by the mooring system was derived with dynamics simulation tool "ADAMS". The design goal is the minimization of the cross-sectional area of the link. Constrains include compressive stress and shear stress. The optimization problems were solved by using the sequential quadratic programing method implemented in the fmincon package. The shape of the cross section was assumed to be rectangle. Through future research, we plan to manufacture automatic mooring system for 6000ton class autonomous ship.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제18권3호
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pp.467-473
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2017
This paper focuses on the investigation of three-dimensional (3D) warping effect on the stiffness constants of composite beams with closed section profiles. A finite element (FE) cross-sectional analysis is developed based on the Reissner's multifield variational principle. The 3D in-plane and out-of-plane warping displacements, and sectional stresses are approximated as linear functions of generalized sectional stress resultants at the global level and as FE shape functions at the local sectional level. The classical elastic couplings are taken into account which include transverse shear and Poisson deformation effects. A generalized Timoshenko level $6{\times}6$ stiffness matrix is computed for closed section composite beams with and without warping. The effect of neglecting the 3D warping on stiffness constants is shown to be significant indicating large errors as high as 93.3%.
Heat transfer and momentum transfer under conditions of both oscillating flow and oscillating pressure within pulse tubes show very different behavior from those for steady state conditions. The analytic solutions of axial velocity and temperature of the gas within pulse tubes were obtained by assuming that the variations in pressure and temperature were purely sinusoidal and small. The shear stress and the heat flux at the tube wall obtained from the solutions are expressed in terms of the cross-sectional averaged velocity, the difference between mean temperature and instantaneous cross-sectional averaged temperature and the difference between mean pressure and instantaneous pressure. It is shown that the complex shear factor, which has been applied to momentum transfer of incompressible oscillating flow, and the complex Nusselt number, which has been applied to either heat transfer with oscillating pressure only or heat transfer of incompressible oscillating flow, could also be used for momentum transfer and heat transfer subjected to both oscillating flow and oscillating pressure, respectively.
본 연구는 곡선배치 텐던을 갖는 변단면 PSC의 전단을 고려한 층상화 단면해석기술을 소개한다. 곡선배치 텐던의 전단평형을 고려하기 위해서, 각 층상화 단면에서 전단응력을 직접 산출 할 수 있는 새로운 방법과 각 층상화 단면의 변형률 산정시 기존의 반복법보다 수렴 속도가 효율적인 시스템인식기법을 적용하였다. 제안기법은 변단면 PSC보의 정재하실험 결과와 비교분석 되었으며, 추정된 구조응답과 실험결과가 잘 일치하고 있다. 또한, 동일 조건에서 변단면 PSC보와 균등단면 PSC보의 거동특성이 비교분석되었다. 분석결과을 살펴보면, 휨강성은 변단면과 균등단면이 동일하지만, 전단강성은 변단면이 균등단면 보다 크다. 더욱이, 변단면의 자중이 균등단면보다 크지만 변단면의 최대처짐이 균등단면 보다 작다.
We describe a stress analysis of a single leaf flexure under torsion in which the warping effect is considered. The theoretical equations for the warping normal stress (${\sigma}_{xx}$) and shear stresses (${\tau}_{xz}$ and ${\tau}_{xy}$) are derived by applying the warping function of a rectangular cross-sectional beam and the twist angle equation that includes the warping torsion. The results are compared with those of the non-warping case and are verified using finite element analysis (FEA). A sensitivity analysis over the length, width, and thickness is performed and verified via FEA. The results show that the errors between the theory of warping stress results and the FEA results are lower than 4%. This indicates that the proposed theoretical stress analysis with warping is accurate in the torsion analysis of a single leaf flexure.
This paper describes the structural design and optimization of sinusoidally corrugated web girder by using EUROCODE (EN 1993-1-5). The optimum design methodology and characteristics of the optimal cross-section are discussed. We investigate a shear buckling and the concerned standards for corrugated web and explain the equations to obtain a critical stress according to buckling type. In order to perform optimization, we consider an objective function as minimum weight of the girder and use the constraint functions as slenderness ratio and stresses of flanges as well as corrugated web and deflection. Genetic Algorithm is adopted to search a global optimum solution for this mathematical model. For numerical example, the clamped girder under the concentrated load is considered, while the optimum cross-sectional area and design variables are analyzed. From the results of the adopted example, the optimum design program of the sinusoidally corrugated web girder is able to find the suitable solution which satisfied a condition subject to constraint functions. The optimum design shows the tendency to decrease the cross-sectional area with the yielding strength increase and increase the areas with load increase. Moreover, the corrugated web thickness shows a stable increase concerning the load.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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