This article presents the bending analysis of FGM rectangular plates resting on non-uniform elastic foundations in thermal environment. Theoretical formulations are based on a recently developed refined shear deformation theory. The displacement field of the present theory is chosen based on nonlinear variations in the in-plane displacements through the thickness of the plate. The present theory satisfies the free transverse shear stress conditions on the top and bottom surfaces of the plate without using shear correction factor. Unlike the conventional trigonometric shear deformation theory, the present refined shear deformation theory contains only four unknowns as against five in case of other shear deformation theories. The material properties of the functionally graded plates are assumed to vary continuously through the thickness, according to a simple power law distribution of the volume fraction of the constituents. The elastic foundation is modeled as non-uniform foundation. The results of the shear deformation theories are compared together. Numerical examples cover the effects of the gradient index, plate aspect ratio, side-to-thickness ratio and elastic foundation parameters on the thermo-mechanical behavior of functionally graded plates. Numerical results show that the present theory can archive accuracy comparable to the existing higher order shear deformation theories that contain more number of unknowns.
In recent years there are many plate bending elements that emerged for solving both thin and thick plates. The main features of these elements are that they are based on mix formulation interpolation with discrete collocation constraints. These elements passed the patch test for mix formulation and performed well for linear analysis of thin and thick plates. In this paper a member of this family of elements, namely, the Discrete Reissner-Mindlin (DRM) is further extended and developed to analyze both thin and thick plates with geometric nonlinearity. The Von K$\acute{a}$rm$\acute{a}$n's large displacement plate theory based on Lagrangian coordinate system is used. The Hu-Washizu variational principle is employed to formulate the stiffness matrix of the geometrically Nonlinear Discrete Reissner-Mindlin (NDRM). An iterative-incremental procedure is implemented to solve the nonlinear equations. The element is then tested for plates with simply supported and clamped edges under uniformly distributed transverse loads. The results obtained using the geometrically NDRM element is then compared with the results of available analytical solutions. It has been observed that the NDRM results agreed well with the analytical solutions results. Therefore, it is concluded that the NDRM element is both reliable and efficient in analyzing thin and thick plates with geometric non-linearity.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.12
no.4
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pp.207-212
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2004
Full-beads of multi-layer steel engine head gaskets that are used to seal the combustion gas between the head and the block are subject to cyclic bending stresses due to the variation of the head/block gap during engine operation. The S-N curve for the fatigue durability assessment of the full-bead formed on NBR-coated SUS301 thin plate is deduced from the axial fatigue test results because of the difficulty in conducting the bending fatigue test of thin plate. The experimental verification of the deduced S-N curve is presented. It is shown that the NBR coating increases the endurance limit of the plate significantly. Mechanism of crack nucleation and propagation in the full-bead is discussed with photographs of the fatigue cracks.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.15
no.3
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pp.79-87
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2011
Deep corrugated steel plate structure has more compressive force and flexibility in bending behavior than short span structure. Asymmetric earth pressure distribution has occurred during construction. Ultimate strength and moment in domestic area, having superior ability at bending strain has been examined in this study. Based on the result of the study preceded, performance of Deep corrugated steel plate specimen has been evaluated by comparing increase of strength according to the increase of reinforcement content in bolt connections and failure mode of specimen.
Die-less forming is a cold forming process which is to bend thick flat plates into compound curved plates using two asymmetric rollers. This forming method has several advantages compared with line heating which is widely used to fabricate compound curved pieces in shipyards. The die-less forming, however, has scarcely been studied. Even the deformation mechanism in this forming process has not been understood clearly. So, in this paper, the deformation characteristics of die-less forming is investigated analytically and numerically. for the analytic investigation, slab method based on equilibrium equation is applied. And the mechanism of curvature generation is derived for the asymmetry in roller applied. And three dimensional numerical analyses are performed with realistic modeling of interactions between the rollers and work-piece using finite element program, ABAQUS. It is shown that curvature generation is mainly due to the difference of normal positive strain distribution between the top and bottom surface of the work-piece. And a convex-type curved plate is formed if the center region of the work-piece is rolled with asymmetric rollers of which the lower is larger than the upper in diameter.
Kim, Byung Jun;Park, Yong Myung;Kim, Kyungsik;Choi, Byung H.
Structural Engineering and Mechanics
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v.69
no.4
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pp.383-397
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2019
More than one longitudinal web stiffener may be economical in the design of plate girders that have considerably high width-to-thickness ratio of webs. In this study, the bend-buckling strength of relatively deep webs with two horizontal lines of flat plate-shaped single-sided stiffeners was numerically investigated. Linear eigenvalue buckling analyses were conducted for specially selected hypothetical models of stiffened web panels, in which top and bottom junctions of a web with flanges were assumed to have simply supported boundary conditions. Major parameters in the analyses were the locations of two longitudinal stiffeners, stress ratios in the web, slenderness ratios and aspect ratios of web panels. Based on the application of assumptions on the combined locations of the two longitudinal web stiffeners, simplified equations were proposed for the bend-buckling coefficients and compared to the case of one longitudinal stiffener. It was found that bend-buckling coefficients can be doubled by adopting two longitudinal stiffeners instead of one longitudinal stiffener. For practical design purposes, additional equations were proposed for the required bending rigidity of the longitudinal stiffeners arranged in two horizontal lines on a web.
Sunil S. Yadav;Keshav K. Sangle;Mandar U. Kokane;Sandeep S. Pendhari;Yuwaraj M. Ghugal
Advances in aircraft and spacecraft science
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v.10
no.3
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pp.281-302
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2023
In this paper, bending analysis of exponentially varying functionally graded (FG) plate is presented using trigonometric shear deformation theory (TSDT) considering both transverse shear and normal deformation effects. The in-plane displacement field consists of sinusoidal functions in thickness direction to include transverse shear strains and transverse displacement include the effect of transverse normal strain using the cosine function in thickness coordinate. The governing equations and boundary conditions of the theory are derived using the virtual work principle. System of governing equations, for simply supported conditions, Navier's solution technique is used to obtain results. Plate material properties vary across thickness direction according to exponential distribution law. In the current theory, transverse shear stresses are distributed accurately through the plate thickness, hence obviates the need for a shear correction factor. TSDT results are compared with those from other theories to ensure the accuracy and effectiveness of the present theory. The current theory is in excellent agreement with the semi-analytical theory.
This paper aims to investigate the free vibration analysis of FG plates, taking into account the effects of even and uneven porosity. The study employs the Hellinger-Reisner functional and obtains the element's bending stress and membrane stress fields from the analytical solution of the governing equations of the thick plate and plane problem, respectively. The displacement field serves as the second independent field. While few articles on free vibration analysis of circular plates exist, this paper investigates the free vibration of both rectangular and circular plates. After validating the proposed element, the paper investigates the effects of porosity distributions on the natural frequency of the FG porous plate. The study calculates the natural frequency of thin and thick bending plates with different aspect ratios and support conditions for various porosity and volume fraction index values. The study uses three types of porosity distributions, X, V, and O, for the uneven porosity distribution case. For O and V porosity distribution modes, porosity has a minor effect on the natural frequency for both circular and rectangular plates. However, in the case of even porosity distribution or X porosity distribution, the effect of porosity on the natural frequency of circular and rectangular plates increases with an increase in the volume fraction index.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.16
no.5
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pp.68-77
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2012
The joint of existing steel grid composite deck is composed of lap splice of reinforcing bar with end hooks and field-placed concrete. In this study, bending tests of deck joint composed of concrete shear key and high tension bolts are carried out for the design variable, concrete shear key strengthened with steel plate or not, and test results are compared with flexural performance of the existing deck joint. Test results showed that the mechanical deck joint has about 30% ~ 60% more ultimate bending strength than the existing joint. According to analysis results of moment-curvature relationship, the initial bending stiffness of the existing deck joint is some higher than that of mechanical joint. But, after crack failure the structural performance of the existing deck joint is rapidly reduced. Furthermore, the deck joint with the strengthened shear key with steel plate has more bending moment capacity than the deck joint without strengthening. And strengthening of shear key has positive influence on the increase of bending stiffness.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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