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.
We apply higher-order beam theory to analyze the deflections and stresses of a cantilevered single leaf flexure in bending. Our equations include shear deformation and the warping effect in bending. The results are compared with Euler-Bernoulli and Timoshenko beam theory, and are verified by finite element analysis (FEA). The results show that the higher-order beam theory is in a good agreement with the FEA results, with errors of less than 10%. These results indicate that the analysis of the deflections and stresses of a single leaf flexure should consider the shear and warping effects in bending to ensure high precision mechanism design.
An analytical model with tension softening for the prediction of the capacity of prestressed concrete beams under pure torsion and under torsion combined with shear and flexure is introduced. The proposed approach employs bilinear stress-strain relationship with post cracking tension softening branch for the concrete in tension and special failure criteria for biaxial stress states. Further, for the solution of the governing equations a special numerical scheme is adopted which can be applied to elements with practically any cross-section since it utilizes a numerical mapping. The proposed method is mainly applied to plain prestressed concrete elements, but is also applicable to prestressed concrete beams with light transverse reinforcement. The aim of the present work is twofold; first, the validation of the approach by comparison between experimental results and analytical predictions and second, a parametrical study of the influence of concentric and eccentric prestressing on the torsional capacity of concrete elements and the interaction between torsion and shear for various levels of prestressing. The results of this investigation presented in the form of interaction curves, are compared to experimental results and code provisions.
An equivalent single layer trigonometric shear deformation theory taking into account transverse shear deformation effect as well as transverse normal strain effect is presented for static flexure of cross-ply laminated composite and sandwich plates. The inplane displacement field uses sinusoidal function in terms of thickness coordinate to include the transverse shear deformation effect. The cosine function in thickness coordinate is used in transverse displacement to include the effect of transverse normal strain. The kinematics of the present theory is much richer than those of the other higher order shear deformation theories, because if the trigonometric term (involving thickness coordinate z) is expanded in power series, the kinematics of higher order theories (which are usually obtained by power series in thickness coordinate z) are implicitly taken into account to good deal of extent. Governing equations and boundary conditions of the theory are obtained using the principle of virtual work. The closed-form solutions of simply supported cross-ply laminated composite and sandwich plates have been obtained. The results of present theory are compared with those of the classical plate theory (CPT), first order shear deformation theory (FSDT), higher order shear deformation theory (HSDT) of Reddy and exact three dimensional elasticity theory wherever applicable. The results predicted by present theory are in good agreement with those of higher order shear deformation theory and the elasticity theory.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.25
no.5
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pp.191-199
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2021
In seismic design, hollow section concrete columns offer advantages by reducing the weight and seismic mass compared to concrete section RC bridge columns. However, the flexure-shear behavior and spirals strain of hollow section concrete columns are not well-understood. Octagonal RC bridge columns of a small-scale model were tested under cyclic lateral load with constant axial load. The volumetric ratio of the transverse spiral hoop of all specimens is 0.00206. The test results showed that the structural performance of the hollow specimen, such as the initial crack pattern, initial stiffness, and diagonal crack pattern, was comparable to that of the solid specimen. However, the lateral strength and ultimate displacement of the hollow specimen noticeably decreased after the drift ratio of 3%. The columns showed flexure-shear failure at the final stage. Analytical and experimental investigations are presented in this study to understand a correlation confinement steel ratio with neutral axis and a correlation between the strain of spirals and the shear resistance capacity of steel in hollow and solid section concrete columns. Furthermore, shear strength components (Vc, Vs·, Vp) and concrete stress were investigated.
Park, Ju-Mi;Bae, Tae-Sung;Song, Kwang-Yeob;Park, Charn-Woon
The Journal of Korean Academy of Prosthodontics
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v.32
no.1
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pp.47-76
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1994
This study was carried out to evaluate the effect of the crack propagation characteristics and bond stress of ceramo-metal system. In order to characterize the crack propagation, the static crack propagation stored in $37^{\circ}C$ distilled water of two commerical porcelains and the dynamic crack propagation under cyclic flexure load of ceramo-metal system were examined. In order to characterize the bond stress, the shear bond test, the 3-point flexure bond test, and the finite element stress analysis of ceramo-metal system were conducted. The results obtained were as follows : 1. Bulk densities and Young's moduli of opaque porcelains increased with repeated firing. 2. Maximum fracture toughness during 4 firing cycles showed at the group of 4 firing cycles in Ceramco porcelain and 2 firing cycles in Vita porcelain. 3. Shear bond strength and flexure bond strength of Ceramco-Verabond specimen were larger than those of Ceramco-Degudent G specimen (p<0.05). 4. Interfacial stresses under three point flexure bond test were concentrated at the edges of ceramometal system. 5. When a cyclic flexure load was applied, the crack growth rate of porcelain surface of ceramometal specimens was decreased as load cycles increased.
The focus of this paper is to develop an analytical approach based on an efficient shear deformation theory with stretching effect for bending stress analysis of cross-ply laminated composite plates subjected to transverse parabolic load and line load by using a new kinematic model, in which the axial displacements involve an undetermined integral component in order to reduce the number of unknowns and a sinusoidal function in terms of the thickness coordinate to include the effect of transverse shear deformation. The present theory contains only five unknowns and satisfies the zero shear stress conditions on the top and bottom surfaces of the plate without using any shear correction factors. The governing differential equations and its boundary conditions are derived by employing the static version of principle of virtual work. Closed-form solutions for simply supported cross-ply laminated plates are obtained applying Navier's solution technique, and the numerical case studies are compared with the theoretical results to verify the utility of the proposed model. Lastly, it can be seen that the present outlined theory is more accurate and useful than some higher-order shear deformation theories developed previously to study the static flexure of laminated composite plates.
Choi, Jin Woong;Park, Byung Gun;Kim, Hyeong Jun;Jeong, Ho Seong;Park, Sun Kyu
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.15
no.1
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pp.138-147
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2011
The objective of this study which it sees direct shear stress and comparative analysis of flexural shear stress leads and it is a shear stress analysis which it follows in load direction of the structure which uses Perfobond Rib shear connectors. To analyze direct shear stress, five Perfobond Rib shear connect experiments were fabricated with five variables and conducted Push-out Tests. After experiments, mechanism of Perfobond Rib shear connector was examined and direct shear formula was proposed based on primary factors which influence direct shear stress. Also, for the analysis of flexural shear steel-concrete composite slab specimens were fabricated and static flexural test. Based on the static flexural test it analyzed the flexural behavior and the flexural shear stress it calculated. Direct shear stress and EN 1994-1-1 to lead and be calculated, it compared the flexural shear stress and it analyzed in about the shear resistance stress which it follows in load direction.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1999.04a
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pp.361-366
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1999
The purpose of this study is to evaluate the structural performance of Reinforced steel fiber concrete structures using early age concrete. Reinforced concrete structures using early age concrete are result in the degradation of structural performance due to crack, overload, unexpected vibration and impact load. Specimens, designed by the over 0.75% of steel fiber incorporated, were showed the ductile behavior and failed slowly with flexure and flexure-shear. Increasing the percent of steel fiber incorporated(0.25~2.0%), the ultimate shear stress of each specimen were increased 12~40% than that of specimen SSS.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2006.05a
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pp.526-529
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2006
In this paper, flexure behavior of steel fiber reinforcement ultra high performance cementations composites (SFR-UHPCC) has been analyzed by equivalent stress block. Pulling-out tensile force of steel fiber with concrete matrix was induced. An appropriate flexure evaluation formula, i.e. semi-analytical formula, was established based on rectangular cross section beam for comparing with shear capacity and ultimate load of SFR-UHPCC beam. Finally, the semi-analytical formula has been simplified for the convenience of design work. Experimental results and theoretical shear strength are shown to compare with the formula proposed by this paper. The theory formula has a good prediction of failure type of SFR-UHPCC.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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