In this work, quasi three-dimensional (quasi-3D) shear deformation theory is presented for bending and dynamic analysis of functionally graded (FG) plates. The effect of varying material properties and volume fraction of the constituent on dynamic and bending behavior of the FG plate is discussed. The benefit of this model over other contributions is that a number of variables is diminished. The developed model considers nonlinear displacements through the thickness and ensures the free boundary conditions at top and bottom faces of the plate without using any shear correction factors. The basic equations that account for the effects of transverse and normal shear stresses are derived from Hamilton's principle. The analytical solutions are determined via the Navier procedure. The accuracy of the proposed formulation is proved by comparisons with the different 2D, 3D and quasi-3D solutions found in the literature.
Bending and buckling analysis of multi-directional porous functionally graded sandwich plate has been performed for two cases namely: FG skin with homogeneous core and FG core with homogeneous skin. The principle of virtual displacements was employed and the solution was obtained using Navier's technique. This theory imposes traction-free boundary conditions on the surfaces and does not require shear correction factors. The validation of the present study has been performed with those available in the literature. The composition of metal-ceramic-based FGM changes in longitudinal and transverse directions according to the power law. Different porosity laws, such as uniform distribution, unevenly and logarithmically uneven distributions were used to mimic the imperfections in the functionally graded material that were introduced during the fabrication process. Several sandwich plates schemes were studied based on the plate's symmetry and the thickness of each layer. The effects of grading parameters and porosity laws on the bending and buckling of sandwich plates were examined.
Metallic sandwich plates with Inner dimpled shell subjected to 3-point bending have been analyzed and then optimized for minimum weight. Inner dimpled shells can be easily fabricated by press or roll with high quality precision and bonded with same material skin sheets by resistance welding or adhesive bonding process. Optimized shape of inner dimple is a hemispherical shell to minimize weight without failure, including face yielding, face buckling and inner dimple buckling. It is demonstrated that bending stiffness of sandwich plate is 2 or 3 times than solid plates with same strength
Finite element analysis (FEA) and experimental studies on an elastic bending method have been performed in order to control the angular distortion at the fillet weldment for curved panel. Process parameters for the elastic bending method such as clamping span and release time were analyzed with reference to welding condition and geometric effect of the curved panel, which can minimize or prevent the angular distortion by producing a proper skin stress to the fillet weldment. The amounts of the angular distortion decrease almost in a linear manner with an increase in the skin stress. The skin stress required for non-angular distortion at the fillet weldment is strongly dependent on the plate thickness, not the heat intensity applied. The clamping span for obtaining uniform skin stress was defined as functions of the plate thickness and length of the free edge. Clamp should be removed after the fillet weldment is cooled down to room temperature for non-angular distortion. Effectiveness of the elastic bending method established was verified by its application to an actual curved panel.
da Silva, Luis Simoes;de Lima, Luciano R.O.;da S. Vellasco, Pedro C.G.;de Andrade, Sebastiao A.L.
Steel and Composite Structures
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제4권2호
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pp.77-94
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2004
Steel beam-to-column joints are often subjected to a combination of bending and axial forces. The level of axial forces in the joint may be significant, typical of pitched-roof portal frames, sway frames or frames with incomplete floors. Current specifications for steel joints do not take into account the presence of axial forces (tension and/or compression) in the joints. A single empirical limitation of 10% of the beam's plastic axial capacity is the only enforced provision in Annex J of Eurocode 3. The objective of the present paper is to describe some experimental and numerical work carried out at the University of Coimbra to try to extend the philosophy of the component method to deal with the combined action bending moment and axial force.
The purpose of this research is to develop a method for cutting non-circular holes on a bent thick plate. Generally in order to cut the holes on the large plates, a special-purpose 5-axis machine is needed. However, such a machine is unavailable in most of the machine shops. This paper provides a description of such a method that utilizes a general-purpose 5-axis water-jet machine in place of the special-purpose machine: First, the bent piece is transformed into a flat plate, where the shape of the holes is reconstructed by considering deformation during bending. Then, after a 5-axis NC data is generated, the holes on the flat plate are cut using the 5-axis water-jet machine. The final step is to return to its, original shape by bending the plate with its newly-cut holes. The proposed methodology is implemented as a dedicated system by customizing a commercial CAD/CAM system. Some illustrations are provided throughout the paper in order to show the validity of the proposed methods and the developed system.
이 연구는 열하중이 발생하는 구조물에 강판 콘크리트구조를 적용하는 경우, 역학적 특성을 평가하기 위하여 수행하였다. 원자력발전소 구조물 중 사용후 핵연료 저장조 구조물과 같이, 구조물 내부는 지속적인 열 하중을 받고 구조물 외부는 대기에 노출되어 있는 경우, 구조물은내 외부의 온도차이로 인해서 열응력이 발생한다. 본 연구는 이러한 구조물에 강판 콘크리트 구조를 적용할 경우를 가정하여 보 형태의 강판 콘크리트 구조실험체에 온도하중을 재하한 상태에서 휨 내력 및 구조특성을 평가하고 추가적으로 실험체가 항복 시까지 하중을 가력하여 최종 휨내력을 평가하였다.
본 연구는 H형 압연강재보에 강종이 다른 강재보 또는 강판을 부착하여 프리스트레스를 도입한 강재보의 휨 거동에 대한 실물실험결과를 비교 분석하였다. 또한 이론적인 해석과의 비교를 통하여 구조적인 성능을 검증하였다. 두 개의 부재를 결합하여 합성부재로 만드는데 있어서 결합시 부재간 서로 이완된 느슨한 상태에서 결합이 되기 때문에 하중이 증가함에 따라 부재간에 하중의 재분배가 일어나 그 구조적인 성능을 제대로 발휘하지 못한다. 따라서 두 부재를 합성시킬 때에는 프리스트레스를 가하여 접합해야 한다. 실험결과로부터 강재보에 추가로 강재보 또는 강판을 붙여 프리스트레스가 도입된 강재보는 강성증가와 프리스트레스에 의한 내하력 증가효과가 뚜렷함을 알 수 있었다.
Bouamoud, Ahmed;Boucham, Belhadj;Bourada, Fouad;Houari, Mohammed Sid Ahmed;Tounsi, Abdelouahed
Steel and Composite Structures
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제32권5호
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pp.611-632
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2019
In this work, a four-variable refined plate model is applied to study the thermomechanical bending of two kinds of functionally graded material (FGM) sandwich plates. The sandwich core of one kind is isotropic with the FGM face sheets whereas in the second kind, the sandwich core is FGM with the isotropic and homogeneous face sheets. By considering only four unknown variables, the governing equations are written based on the principle of virtual work and then Navier method is employed to solve these equations. Deflections and stresses of two kinds of FGM sandwich structures are analyzed and discussed. The validity and efficiency of the proposed model is checked by comparing it with various available solutions in the literature. The effects of volume fraction distribution, geometric ratio and thermal load on thermomechanical bending properties of FGM sandwich plate are investigated in detail.
The bending of a porous FG plate is discussed in this study using a novel higher quasi-3D hyperbolic shear deformation theory with four unknowns. The proposed theory takes into consideration the normal and transverse shear deformation effect and ensures the parabolic distribution of the transverse stresses through the thickness direction with zero-traction at the top and the bottom surfaces of the structure. Innovative porous functionally graded materials (FGM) have through-thickness porosity as a unique attribute that gradually varies with their qualities. An analytical solution of the static response of the perfect and imperfect FG plate was derived based on the virtual work principle and solved using Navier's procedure. The validity and the efficiency of the current model is confirmed by comparing the results with those obtained by others solutions. The comparisons showed that the present model is very efficient and simple in terms of computation time and exactness. The impact of the porosity parameter, aspect ratio, and thickness ratio on the bending of porous FG plate is shown through a discussion of several numerical results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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