The currently observed trend in car manufacturing is to increase energy-efficiency by producing lighter cars. This study examines the replacement of particular parts, specifically around the impact beam, with material composites 30% lighter than conventional steel currently used. The shape of the impact beam was determined as the trapezoidal cross-sectional area with central reinforcement, using three-point bending analysis. A prototype was fabricated based on the findings of our study and its performance was evaluated by the three-point bending analysis; 2 ply of aramid applied for its displacement. The performance of the final prototype for the door assembly was evaluated using a side-door strength test, which resulted to measured initial strength of 10.5 KN and intermediate strength of 15.6 KN. This research provides a promising solution for better impact beam manufacturing.
This study aims at developing the double cantilever beam (DCB) method in order to calculate the bridging stress distribution in polycrystalline aluminas with different grain sizes. In the already existing DCB methods the measured crack opening displacement (COD) in coarse-grained aluminas deviates generally from the calcula-ted one because of the grain-interface bridging in the crack wake. In the current DBC method developed in the present study the effect of the bridging stress was considered in the DCB analysis. whereas the only effect of applied point-loading at the end of DCB specimen was taken into account in the existing DCB analysis The crack closure due to bridging stress was calculated using the power-law relation and the theoretical model developed in Part I of the present paper as bridging stress function and then compared analytically. The limitations of the current DCB methods such as specimen dimensions applied loads and elastic modulus were discussed in detail to provide a reliability of the newly developed DCB analysis for the bridging stress distribu-tion in polycrystalline aluminas.
A finite element analysis (FEA) model is established to investigate the concrete-encased concrete-filled steel tubular (CFST) column to reinforced concrete (RC) beam joints under cyclic loading. The feasibility of the FEA model is verified by a set of test results, consisting of the failure modes, the exposed view of connections, the crack distributions and development, and the hysteretic relationships. The full-range analysis is conducted to investigate the stress and strain development process in the composite joint by using this FEA model. The internal force distributions of different components, as well as the deformation distributions, are analyzed under different failure modes. The proposed connections are investigated under dimensional and material parameters, and the proper constructional details of the connections are recommended. Parameters of the beam-column joints, including material strength, confinement factor, reinforcement ratio, diameter of steel tube to sectional width ratio, beam to column linear bending stiffness ratio and beam shear span ratio are evaluated. Furthermore, the key parameters affecting the failure modes and the corresponding parameters ranges are proposed in this paper.
Thermal deformations of tension mask under localized heating are analyzed using finite element method and electron beam landing shifts are predicted by the analysis results. In CRT, electron beam landing shifts due to thermal deformations of the tension mask make the color purity of screen worse. In order to get the final results of thermal deformations, firstly the tension processes of the mask and following welding processes between the tensional mask and rail must be analyzed sequentially. And then, nonlinear transient thermo-elastic finite element analysis is performed on every part inside CRT including tension mask, wherein thermal radiation is a main heat transfer mechanism. Because the tension mask has numerous slits, the effective thermal conductivity and effective and effective elastic modulus is calculated, and the tension mask is modeled as a shell without slits. From the displacement results of tension mask, electron beam landing shifts is calculated directly. Experiments are performed to confirm our analysis results. Temperature distributions and beam landing shifts of tension mask are measured and the results are in good agreement with those of analyses.
This paper describes the time rate of change of dynamic response of a cantilever beam inserted with a damping element, such as bonding, which is excited under a general force at various locations. A sensitivity analysis was performed in a finite element model to show that two types of second-order algebraic governing equations were used to predict the rate of change of dynamic displacement: one is related to the modal coordinate linked to a physical coordinate, and the other to the design parameter of the time rate of change of displacement. The sensitivity differential equation formulation includes more complicated terms compared with that of the undamped cantilever beam. The sensitivities of the dynamic response were observed by changing the location of the excitation force, displacement extraction, and cross-sectional area of the beam. The analytical results obtained by this suggested theory showed a relatively good agreement when compared with those obtained using the commercial finite element program. The suggested analysis procedure enables the prediction of the response sensitivity for any finite element model of the dynamic system.
Halahla, Abdulsamee M.;Tahnat, Yazan B. Abu;Dwaikat, Monther B.
Earthquakes and Structures
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제22권3호
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pp.231-243
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2022
Beam-column joints (BCJs) are recognized among the most crucial zones in reinforced concrete structures, as they are the critical elements subjected to a complex state of forces during a severe earthquake. Under such conditions, BCJs exhibit behaviors with impacts that extend to the whole structure and significantly influence its ductility and capability of dissipating energy. The focus of this paper is to investigate the effect of undamaged transverse beam (secondary beams) on the ductility of concrete BCJs reinforced with conventional steel and shape memory alloys bars using pushover analysis at tip of beam under different axial load levels at the column using a nonlinear finite element model in ABAQUS environment. A numerical model of a BCJ was constructed and the analysis outcomes were verified by comparing them to those obtained from previous experiments found in the literature. The comparison evidenced the capability of the calibrated model to predict the load capacity response of the joint. Results proved the ability of undamaged secondary beams to provide a noticeable improvement to the ductility of reinforced concrete joints, with a very negligible loss in load capacity. However, the effect of secondary beams can become less significant if the beams are damaged due to seismic effects. In addition, the axial load was found to significantly enhance the performance of BCJs, where the increase in axial load magnified the capacity of the joint. However, higher values of axial load resulted in greater initial stiffness of the BCJ.
본 연구는 강재 모멘트 골조의 비선형 지진 해석을 위한 부등단면 보 요소에 관한 두 개의 동반논문 중에서 두 번째 논문이다. 동반논문에서는 지진운동 하의 단면감소(RBS) 강재 보의 탄성 및 비탄성 거동을 정의하기 위한 부등단면 보(RBS 보) 요소를 제시하였고 본 연구에서는 RBS 보 요소에 대한 항복면, 강성 변수, 그리고 경화(혹은 연화) 법칙 변수의 결정과정을 기술하였고 RBS 보 요소의 해석결과를 실험 및 유한요소 해석(FEM) 결과와 비교하였다. RBS 보 요소의 해석결과는 실험 및 FEM 결과와 좋은 상관관계를 보였다.
There has been much effort to find suitable methods for structural analysis in the mid-frequency region where traditional low frequency methods have increasing uncertainties whilst statistical energy analysis is not strictly applicable. Systems consisting of relatively stiff beams coupled to flexible plates have a particularly broad mid-frequency region where the beams support only a few modes whilst the plate has a high modal density and modal overlap. A system of two parallel beams coupled to a plate is investigated based on the wave method, which is an approximate method. Muller's method is utilised for obtaining complex roots of a dispersion wave equation, which does not converge in the conventional wave method based on a simple iteration. The wave model is extended from a single-beam-plate system, to a plate with two identical beams which is modelled using a symmetric-antisymmetric technique. The important hypothesis that the coupled beam wavenumber is sufficiently smaller than the plate free wavenumber is experimentally verified. Finally, experimental results such as powers and energy ratios show the validity of the analytical wave models.
The neutron beam is fully characterized for the prompt gamma activation analysis facility at Hanaro in the Korea Atomic Energy Research Institute(KAERI). The facility uses thermal neutrons which are diffracted vertically from a horizontal beam port by a set of pyrolytic graphite(PG) crystals positioned at the Bragg angle of 45" Neutron spectra, neutron flux and Cd-ratio are determined for the three extraction modes of diffracted beam by means of the theoretical and experimental efforts. To obtain theoretical result, the reflectivity of pyrolytic graphite is calculated in the diffraction model for mosaic crystal and the angular divergence after diffraction by mosaic crystal is estimated from Monte Carlo simulation. The time-of-flight spectrometer and gold activation wire are used for measuring the neutron spectra. Both the calculated and measured spectra have proven that the unique feature of polychromatic beam obtained by PG crystals are useful for PGAA. The thermal neutron flux of 7.9$\times$107 n/cm$^2$s and the Cd-ratio of 266 for gold have been achieved at the sample position while the reactor operates at 24 MW The uniformity of beam flux is 12% in the central 1$\times$1 cm$^2$ area. Finally, the beam is briefly characterized by the effective velocity and temperature which are determined by measuring the prompt Y-ray spectra for thin and thick boron samples.ples.
In this research, the nonlinear static, buckling and vibration analysis of viscoelastic micro-composite beam reinforced by various distributions of boron nitrid nanotube (BNNT) with initial geometrical imperfection by modified strain gradient theory (MSGT) using finite element method (FEM) are presented. The various distributions of BNNT are considered as UD, FG-V and FG-X and also, the extended rule of mixture is used to estimate the properties of micro-composite beam. The components of stress are dependent to mechanical, electrical and thermal terms and calculated using piezoelasticity theory. Then, the kinematic equations of micro-composite beam using the displacement fields are obtained. The governing equations of motion are derived using energy method and Hamilton's principle based on MSGT. Then, using FEM, these equations are solved. Finally the effects of different parameters such as initial geometrical imperfection, various distributions of nanotube, damping coefficient, piezoelectric constant, slenderness ratio, Winkler spring constant, Pasternak shear constant, various boundary conditions and three material length scale parameters on the behavior of nonlinear static, buckling and vibration of micro-composite beam are investigated. The results indicate that with an increase in the geometrical imperfection parameter, the stiffness of micro-composite beam increases and thus the non-dimensional nonlinear frequency of the micro structure reduces gradually.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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