Fortas, Lahcene;Messai, Abderraouf;Merzouki, Tarek;Houari, Mohammed Sid Ahmed
Steel and Composite Structures
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v.43
no.1
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pp.31-54
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2022
This paper is concerned with the buckling behavior of functionally graded graphene reinforced porous nanocomposite beams based on the finite element method (FEM) using two variables trigonometric shear deformation theory. Both Young's modulus and material density of the FGP beam element are simultaneously considered as grading through the thickness of the beam. The finite element approach is developed using a nonlocal strain gradient theory. The governing equations derived here are solved introducing a 3-nodes beam element, and then the critical buckling load is calculated with different porosity distributions and GPL dispersion patterns. After a convergence and validation study to verify the accuracy of the present model, a comprehensive parametric study is carried out, with a particular focus on the effects of weight fraction, distribution pattern of GPL reinforcements on the Buckling behavior of the nanocomposite beam. The effects of various structural parameters such as the dispersion patterns for the graphene and porosity, thickness ratio, boundary conditions, and nonlocal and strain gradient parameters are brought out. The results indicate that porosity distribution and GPL pattern have significant effects on the response of the nanocomposite beams, and the results allows to identify the most effective way to achieve improved buckling behavior of the porous nanocomposite beam.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.25
no.6_3
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pp.1127-1133
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2022
Recently, the use of aircraft structures using Ti alloy (Ti-6Al-4V), a lightweight high-strength alloy material, is rapidly increasing due to the weight reduction of aircraft. However, high-strength materials such as Ti alloys require high energy for cutting and are classified as difficult-to-cut materials. Also, research on Laser Assisted Machining (hereinafter referred to as LAM), a cutting processing technology that utilizes improved machinability, is being actively researched. Therefore, in this paper, in order to confirm the proper temperature distribution using a laser, the finite element method is used to determine the temperature distribution according to the calorific value condition to derive the appropriate condition, and the thermal load generated at this time is used as a structural analysis. It is intended to be used as basic data for LAM processing conditions by measuring the amount of residual stress and thermal deformation caused by heat.
Sin, Minki;Cho, Jang Ho;Woo, Hyun Soo;Kim, Kiyoung
The Journal of Korea Robotics Society
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v.17
no.4
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pp.484-492
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2022
This paper presents a simple and robust under-actuated robotic finger mechanism that enables self-adaptive grip, fingertip pinch, and caging grasp functions. In order to perform daily activities using hands, the fingers should be able to perform adaptive gripping and pinching motion, and the caging grasp function is required to realize natural gripping motions and improve grip reliability. However, general commercial prosthetic hands cannot implement all three functions because they use under-actuation mechanism and simple mechanical structure to achieve light-weight and high robustness characteristic. In this paper, new mechanism is proposed that maintains structural simplicity and implements all the three finger functions with simple one degree-of-freedom control through a combination of a four-bar linkage mechanism and a wire-driven mechanism. The basic structure and operating principle of the proposed finger mechanism were explained, and simulation and experiments using the prototype were conducted to verify the gripping performance of the proposed finger mechanism.
In this study, the flexural behaviors of one- and two-way reinforced concrete (RC) slabs strengthened with carbon-fiber-reinforced polymer (CFRP) strips under impact loads were investigated. The flexural strengthening of RC slabs under simulated static monotonic loads has been comprehensively studied. However, the flexural behavior of RC slabs strengthened with CFRP strips has not been investigated extensively, particularly those conducted numerically. Nonlinear three-dimensional finite element models were developed, executed, and verified against previous experimental results, producing satisfactory models with approximately 4% error. The models were extended to a parametric study, considering three geometric parameters: the slab rectangularity ratio, CFRP strip width, and CFRP strip configuration. Finally, the main results were used to derive a new formula for predicting the total deflection of RC slabs strengthened with CFRP strips under impact loads with an error of approximately 10%. The proposed equation reflected the slab rectangularity, CFRP strip width, equivalent slab stiffness, and dropped weight. Results indicated that the use of CFRP strips enhanced the overall impact performance, the wider the CFRP width, the better the enhancement. Moreover, the application of diagonally oriented CFRP strips diminished the cracking zone compared to straight strips. Additionally, the diagonal orientation of CFRP strips was more efficient for two-way slabs while the vertical orientation was found to be better in the case of one-way slabs.
Seo, Wonseok;Kim, Seongah;Park, Junseok;Kim, Jinyoung
International conference on construction engineering and project management
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2022.06a
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pp.1059-1066
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2022
In 2020, it was estimated that more than 2.4 million households in South Korea are over 30 years old. That is, more than 40% of all houses in Korea are old and that they require proper rehabilitation. The two options to improve poor living conditions are reconstruction and remodeling. Compared to reconstruction, remodeling has advantages in terms of the construction period, cost, and environmental impact. As such, the current Korean regulations are more favorable for remodeling than reconstruction. Typically, several candidate floor plans are presented in the early stages of an apartment remodeling project. Extracting information about bearing walls and other structural elements from the multiple plans to compare those plans quantitatively is one of the essential tasks during the early stage of a project. To cope with this task, an automated data extraction method for walls and slabs from before and after remodeling plans is developed. Through the developed program, load-bearing walls, non-bearing walls, slabs, and weight changes after remodeling can be analyzed and visualized in a fast and automated manner.
Qi, Liangjie;Liu, Mengda;Shen, Zhangpeng;Liu, Hang
Earthquakes and Structures
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v.23
no.2
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pp.183-196
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2022
Reduced beam section (RBS) moment connections used in special moment resisting frames are currently limited to beam sections that are not larger than nominal depths of 920 mm, weight of 447 kg/m and flange thickness of 44 mm. Due to the higher demand for structural components with jumbo sections, which can potentially be applied in the transfer girders in long-span building structures, the newly available steel heavy members are promising. To address this issue, advanced numerical models are developed to fully evaluate the distribution of stresses and concentrations of plastic strains for such jumbo RBS connections. This paper first presents a brief overview of an experimental study on four specimens with large beam and column sections. Then, a numerical model that includes initial imperfections, residual stresses, geometric nonlinearity, and explicitly modeled welds is presented. The model is used to further explore the behavior of the test specimens, including distribution of stresses, distribution of plastic strains, stress triaxiality and potential for fracture. The results reveal that the stresses are highly non-uniform across the beam flange and, similarly, the plastic strains concentrate at the extreme fiber of the bottom flange. However, neither of these phenomena, which are primarily a function of beam flange thickness, is reflected in current design procedures.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.14
no.12
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pp.24-29
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1997
Recently, Genetic Algorithm(GA), which is a stochastic direct search strategy that mimics the process of genetic evolution, is widely adapted into a search procedure for structural optimization. Contrast to traditional optimal design techniques which use design sensitivity analysis results, GA is very simple in their algorithms and there is no need of continuity of functions(or functionals) any more in GA. So, they can be easily applicable to wide area of design optimization problems. Also, owing to multi-point search procedure, they have higher porbability of convergence to global optimum compared to traditional techniques which take one-point search method. The methods consist of three genetics opera- tions named selection, crossover and mutation. In this study, a method of finding the omtimum size and topology of drilling machine is proposed by using the GA, For rapid converge to optimum, elitist survival model,roulette wheel selection with limited candidates, and multi-point shuffle cross-over method are adapted. And pseudo object function, which is the combined form of object function and penalty function, is used to include constraints into fitness function. GA shows good results of weight reducing effect and convergency in optimal design of drilling machine.
Concrete-filled steel tubular columns with double inner steel tubes (CFST-DIST) are a novel type of composite members developed from conventional concrete-filled steel tubular (CFST) columns. This paper investigates the structural performance of circular CFST-DIST stub columns using nonlinear finite element (FE) analysis. A numerical model was developed and verified against existing experimental test results. The validated model was then used to compare circular CFST-DIST stub columns' behavior with their concrete-filled double skin steel tubular (CFDST) and CFST counterparts. A parametric study was performed to ascertain the effects of geometric and material properties on the axial performance of CFST-DISTs. The FE results and the available test data were used to assess the accuracy of the European and American design regulations in predicting the axial compressive capacity of circular CFST-DIST stub columns. Finally, a new design model was recommended for estimating the compressive capacity of CFST-DISTs. Results clarified that circular CFST-DIST columns had the advantages of their CFST counterparts but with better ductility and strength-to-weight ratio. Besides, the investigated design codes led to conservative predictions of the compressive capacity of circular CFST-DIST columns.
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2021.05a
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pp.100-101
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2021
Facilities with high risk of a disaster or requiring continuous safety management are designated as class-III facility. In order to designate a class-III facility, it is evaluated based on the safety status of the facility, the risk to the building users, and the number of years elapsed of the facility, etc. and this shall be referred to the actual condition survey for the designation of a class-III facility. In the actual condition survey conducted to designate the safety status is calculated by the checklist based on the evaluation scores consisting of five stages each item, and is evaluated in three stages by 'good', 'careful observation', and 'designated review' through the average of the combined scores. Currently, the actual condition survey being conducted applies only structural stability, and the risk factors such as damage to the finish, the risk of cracking, and the type and weight of major structures are not included in the checklist for the actual condition survey, so even if experts think it is dangerous, scores cannot be reflected. Therefore, this study aims to analyze the problems of checklist of the actual condition survey for the designation of class-III facility and to propose an improvement plan for the checklist for the actual condition survey.
Mohammad Reza Halvaeyfar;Ehsanollah Zeighami;S. Mohammad Mirhosseini;Ali Hassani Joshaghani
Structural Engineering and Mechanics
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v.87
no.4
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pp.375-389
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2023
In many fiber concrete beams with Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP), debonding occurs between the carbon sheets and the concrete due to the low strength of the bonding resin. A total of 42 fiber concrete beams with a cross-section of 10×10 cm with a span length of 50 cm are fabricated and retrofitted with CFRP and subjected to a 4-point bending test. Graphene Oxide (GO) at 1, 2, and 3 wt% of the resin is used to improve the mechanical properties of the bonding resins, and the effect of length, width, and the number of layers of CFRP and resin material are investigated. The crack pattern, failure mode, and stress-strain curve are analyzed and compared in each case. The results showed that adding GO to polyamine resin could improve the bonding between the resin and the fiber concrete beam. Furthermore, the optimum amount of nanomaterials is equal to 2% by the weight of the resin. Using 2% nanomaterials showed that by increasing the length, width, and number of layers, the bearing and stiffness of fiber concrete beams increased significantly.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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