Zhang, Wenfu;Gardner, Leroy;Wadee, M. Ahmer;Zhang, Minghao
국제강구조저널
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제18권4호
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pp.1440-1463
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2018
The Wagner coefficient is a key parameter used to describe the inelastic lateral-torsional buckling (LTB) behaviour of the I-beam, since even for a doubly-symmetric I-section with residual stress, it becomes a monosymmetric I-section due to the characteristics of the non-symmetrical distribution of plastic regions. However, so far no theoretical derivation on the energy equation and Wagner's coefficient have been presented due to the limitation of Vlasov's buckling theory. In order to simplify the nonlinear analysis and calculation, this paper presents a simplified mechanical model and an analytical solution for doubly-symmetric I-beams under pure bending, in which residual stresses and yielding are taken into account. According to the plate-beam theory proposed by the lead author, the energy equation for the inelastic LTB of an I-beam is derived in detail, using only the Euler-Bernoulli beam model and the Kirchhoff-plate model. In this derivation, the concept of the instantaneous shear centre is used and its position can be determined naturally by the condition that the coefficient of the cross-term in the strain energy should be zero; formulae for both the critical moment and the corresponding critical beam length are proposed based upon the analytical buckling equation. An analytical formula of the Wagner coefficient is obtained and the validity of Wagner hypothesis is reconfirmed. Finally, the accuracy of the analytical solution is verified by a FEM solution based upon a bi-modulus model of I-beams. It is found that the critical moments given by the analytical solution almost is identical to those given by Trahair's formulae, and hence the analytical solution can be used as a benchmark to verify the results obtained by other numerical algorithms for inelastic LTB behaviour.
In this paper, we write about EDISON program. We study about where to use this program. We can use this program for FEA naturally. But we study that using this program in class. Many students can't understand many mechanics of materials' problem. They want to see image such as change of beam. It can help students to understand many problem. We can use ANSYS or Abaqus. But EDISON program is better for students because of it is freeware. In this paper, I write two problem. One is peak stress of basic beam, another is shearing stress flow of I-beam. On the basis of this, EDISON program will be widely used.
Stepped I-beams having increased moment of inertia at one end(singly stepped beam) or both ends(doubly stepped beams) can often be seen in construction of bridges due to material economy and easy fabrication of the section. This paper presents the results of the parametric study of lateral torsional buckling of monosymmetric stepped I-beams with constant depth subjected to equal and opposite end moments applied at the end of the beam. Design recommendations were made based on the finite element results of the models having different combinations of monosymmetric ratio, stepped length ratio, flange thickness ratio and flange width ratio,. The proposed approximation is acceptable based on the parameters given having mostly conservative results. The proposed equation can be further used to extend the study to different loading conditions.
Lateral buckling behavior of laminated composite thin-walled I-section beams subjected to bending moment is investigated by applying the nonlinear anisotropic thin-walled beam theory. The constituent laminated thin-walled elements of I-section are assumed to be symmetrically laminated. The bending, twisting, and warping stiffnesses of the cross section are obtained based on the definitions of these stiffnesses In the thin-walled anisotropic beam theory In numerical examples, singly-symmetric I-beams with specially orthotropic, quasi-isotropic, angle-plys and various boundary conditions are considered. To validate the proposed theoretical approach, present analytical solutions are compared with three dimensional finite element solutions.
In this thesis, the field test results of fifty-one highway bridges were analyzed in order to Investigate the primary capacity of load of highway bridges. From this study, it was known that primary capacity of load are decreased with the serviced years, and those are small in T-beam bridges rather than I-beam bridges. And the average primary capacity of load of highway bridges is seemd about 15. 5ton in T-beam bridges and in I-beam bridges about 19.7ton.
Rezaiee-Pajand, Mohammad;Masoodi, Amir R.;Alepaighambar, Ali
Steel and Composite Structures
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제39권5호
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pp.599-614
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2021
This study deals with the Lateral-Torsional Buckling (LTB) of a mono-symmetric tapered I-beam, in which the cross-section is varying longitudinally. To obtain the buckling moment, two concentrated bending moments should be applied at the two ends of the structure. This structure is made of Functionally Graded Material (FGM). The Young's and shear modules change linearly along the longitudinal direction of the beam. It is considered that this tapered beam is laterally restrained continuously, by using torsional springs. Furthermore, two rotational bending springs are employed at the two structural ends. To achieve the buckling moment, Ritz solution method is utilized. The response of critical buckling moment of the beam is obtained by minimizing the total potential energy relation. The lateral and torsional displacement fields of the beam are interpolated by harmonic functions. These functions satisfy the boundary conditions. Two different support conditions are considered in this study. The obtained formulation is validated by solving benchmark problems. Moreover, some numerical studies are implemented to show the accuracy, efficiency and high performance of the proposed formulation.
The CO$_2$ laser beam irradiation strengthening of 35kgf/mm$_2$ grade steel sheet is investigated to reduce the weight of bumper beam. The increase of tensile strength is dominated by the number of fully penetrated melting lines. The optimal laser irradiation pattern is obtained by 3-point bending test of hat-type specimens. Laser should be irradiated not only on the center specimen densely in the width direction, but also on the edge densely in the longitudinal direction. Local laser strengthening may be effective for the weight reduction of automobile bumper beam.
The dynamic instability characteristics of laminated composite stiffened shell panels subjected to in-plane harmonic edge loading are investigated in this paper. The eight-noded isoparametric degenerated shell element and a compatible three-noded curved beam element are used to model the shell panels and the stiffeners respectively. As the usual formulation of degenerated beam element is found to overestimate the torsional rigidity, an attempt has been made to reformulate it in an efficient manner. Moreover the new formulation for the beam element requires five degrees of freedom per node as that of shell element. The method of Hill's infinite determinant is applied to analyze the dynamic instability regions. Numerical results are presented to demonstrate the effects of various parameters like shell geometry, lamination scheme, stiffening scheme, static and dynamic load factors and boundary conditions, on the dynamic instability behaviour of laminated composite stiffened panels subjected to in-plane harmonic loads along the boundaries. The results of free vibration and buckling of the laminated composite stiffened curved panels are also presented.
I형강 접합 절곡 강합성 바닥판은 절곡 바닥판내에 I형강을 매입하여 기존의 현장타설 철근콘크리트바닥판보다 경량화되고 하중저항성능 및 시공성을 향상시킨 강합성 바닥판이다. 현재 일반적인 철근콘크리트 구조물의 유효휨강성에 대한 계산은 도로교설계기준 및 ACI에서 제안하고 있는 방법을 사용하고 있다. 본 논문에서는 도로교설계기준 및 ACI에서 제안된 유효휨강성에 대한 산정 방법과 CEB-FIP MC-90에서 제안하고 있는 방법을 사용해 I형강 접합절곡강합성 바닥판의 유효휨강성을 계산하고 그에 대한 적합성을 평가하였다. 또한 전단연결재의 유 무, 단면의 변화, 부재연결 그리고 일반철근콘크리트보와의 비교등 4가지 실험변수를 두고 총 5개의 실험체를 제작 실험하였고 실험결과와 이론식으로 산정된 휨강성값을 비교,평가하여 실험변수에 따른 휨강성의 변화를 분석하였다. 실험결과 CEB-FIP MC-90에서 제안하고 있는 방법이 ACI에서 제안하고 있는 방법보다 만족스러운 결과를 나타냈으며, 전단연결재가 있고 콘크리트와 바닥판의 부착면적이 많은 경우에 하중저항 성능과 휨강성이 높게 나타났다.
강합성 절곡 바닥판 중에서 I형강으로 보강된 강합성 절곡 바닥판은 절곡바닥판내에 I형강을 매입시켜 기존의 현장타설 RC바닥판보다 경량화되고 시공성을 향상시킨 바닥판이다. 현재 일반적인 철근콘크리트 구조물의 유효휨강성에 대한 계산은 도로교설계기준 및 ACI에서 제안하고 있는 방법을 사용하고 있다. 본 연구에서는 도로교설계기준 및 ACI에서 제안된 유효휨강성에 대한 산정 방법을 Ι형강으로 보강된 강합성 절곡 바닥판에 적용하여 그에 대한 적용성을 평가하고 철근콘크리트 바닥판과 비교를 하였다. 또한 실험변수로써 스터드의 유무, 지간의 변화, 단면의 형태, 부재연결방법에 걸쳐 4가지 변수를 두고 총 15개의 실험체를 제작하여 실제의 휨강성과 ACI에서 제안된 식에 의해 계산된 유효휨강성을 비교, 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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