Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.18
no.12
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pp.3127-3135
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1994
An approach to the simultaneous optimal design of structure and control system for large free-free flexible beam is presented. The flexible beam is modeled by the finite element method. And the reduced model of small degree of freedom is constructed by use of modal analysis. The tapered beam is considered so that the number of design variables is not dependent on the increasing number of finite elements. The width of several points of tapered beam and control gain are taken as design variables. The shape of beam and control gain are optimized simultaneously for the minimum weight of total structure including control system subject to the constraints of the magnitude of displacement of beam. It is shown that the simultaneous optimal design of structure and control systems is indeed useful.
Alnujaie, Ali;Akbas, Seref D.;Eltaher, Mohamed A.;Assie, Amr
Geomechanics and Engineering
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v.24
no.1
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pp.91-103
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2021
This paper concerns with forced dynamic response of thick functionally graded (FG) beam resting on viscoelastic foundation including porosity impacts. The dynamic point load is proposed to be triangle point loads in time domain. In current analysis the beam is assumed to be thick, therefore, the two-dimensional plane stress constitutive equation is proposed to govern the stress-strain relationship through the thickness. The porosity and void included in constituent is described by three different distribution models through the beam thickness. The governing equations are obtained by using Lagrange's equations and solved by finite element method. In frame of finite element analysis, twelve-node 2D plane element is exploited to discretize the space domain of beam. In the solution of the dynamic problem, Newmark average acceleration method is used. In the numerical results, effects of porosity coefficient, porosity distribution and foundation parameters on the dynamic responses of functionally graded viscoelastic beam are presented and discussed. The current model is efficient in many applications used porous FGM, such as aerospace, nuclear, power plane sheller, and marine structures.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2004.05a
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pp.696-699
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2004
Generally, the time history analysis among seismic response analyses of a structure needs more times than static analysis. Therefore the mechanical model of a structure has been used as a simple lumped parameter model in time history analysis. For the most cases, the simple mechanical model shows the similar results to that of detailed finite element model. so it is reasonable to use the simple mode] in preliminary analysis. In seismic design of liquid storage tank, such as LNG storage tank, the lumped parameter mode] also is being used in preliminary analysis, however sometimes shows the differences to the results of detailed finite element model. Therefore in this study, the dynamic characteristics between lumped parameter model and detailed finite model is compared for the variables such as height/diameter of liquid-storage tank and thickness of wall, then the applicability of beam mode] to the seismic response analysis are evaluated for some liquid storage tanks.
Two-layer coupled or composite beams with discrete shear connectors of finite dimensions are commonly encountered in pre-fabricated construction. This paper presents the development of simplified closed-form solutions for such type of coupled beams for practical applications. A new coupled beam element is proposed to represent the unconnected segments in the beam. General solutions are then developed by an inductive method based on the results from the finite element analysis. A modification is subsequently considered to account for the effect of local deformations. For typical cases where the local deformation is primarily concerned about its distribution over the depth of the coupled beam, empirical modification factors are developed based on parametric calculations using finite element models. The developed analytical method for the coupled beams in question is simple, sufficiently accurate, and suitable for quick calculation in engineering practice.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2004.05a
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pp.506-509
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2004
This paper proposes Headed bar as reinforcement of beam-column joint, and proves seismic performance and reduction of reinforcement congestion. In these case, the use of Headed bars have obvious advantages. The greatest benefit of using Headed bars is not only improved structural performance of beam-column joints, but also the ease of fabrication, construction, and placement. Three-dimensional finite element analysis model is compared with test program which was fulfilled by the proposed model with Headed bar. Also, the plastic hinge region is relocated to the center of the longitudinal beam length according to the strong column-weak beam design philosophy, so Headed bar is used as the joint reinforcement. Therefore, this paper presents results of a computer analysis of a practical solution for relocating potential beam plastic hinge regions by the placing of straight - Headed bar.
It is important to model the mechanical structure precisely and reasonably in predicting the dynamic characteristics, controlling the vibration, and designing the structure dynamics. In the finite element modeling, the errors can be contained from the physical parameters, the approximation of the boundary conditions, and the element modeling. From the dynamic test, more precise dynamic characteristics can be obtained. Model updating using parameter modification is appropriate when the design parameter is used to analyze the input parameter like finite element method. Finite element analysis for cantilever and simply supported beams with uniform area and shape change are carried out as model updating examples. Mass and stiffness matrices are updated by comparing test and analytical modal frequencies. The result shows that the updated frequencies become closer to the test frequencies.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1991.04a
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pp.65-68
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1991
Finite element analysis is used to study the role of interfacial properties on the bond strength of reinforcing steel to concrete. Specifically, the role played by epoxy coatings on the failure of standard beam-end specimens is explored. Experimental results show that epoxy coatings reduce bond strength, but that the effect is dependent on the bar size and the deformation pattern. The finite element model for the beam-end specimen includes representations for the deformed steel bar, the concrete, and the interfacial material. The interface elements can be varied to match the stiffness and friction properties of the interfacial material. Cracking within the concrete is represented using Hillerborg's ficticious crack model. The model is used to study important aspects or behavior observed in the tests and to provide an explanation for the effect of the various test parameters.
Kim, Se-Hoon;Park, Young-Soo;Kim, Nam-Gyu;Lee, Jong-Jae
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.22
no.2
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pp.76-82
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2018
In this present study, in order to update the finite element model considering the boundary conditions, a method has been proposed. The conventional finite element model updating method, updates the finite element model by using the dynamic characteristics (natural frequency, mode shape) which can be estimated from the ambient vibration test. Therefore, prediction of the static response of an actual structure is difficult. Furthermore, accurate estimation of the physical properties is relatively hard. A novel method has been proposed to overcome the limitations of conventional method. Initially, the proposed method estimates the rotational spring constant of a finite element model using the deflection of structure and the rotational displacement of support measurements. The final updated finite element model is constructed by estimating the material properties of the structure using the finite element model with updated rotational spring constant and the dynamic characteristics of the structure. The proposed finite element model updating method is validated through numerical simulation and compared with the conventional finite element model updating method.
In this paper, a spectral element model is derived for the axially moving viscoelastic beams subject to axial tension. The viscoelastic material is represented in a general form by using the one-dimensional constitutive equation of hereditary integral type. The high accuracy of the present spectral element model is verified first by comparing the eigenvalues obtained by the present spectral element model with those obtained by using the conventional finite element model as well as with the exact analytical solutions. The effects of viscoelasticity and moving speed on the dynamics of moving beams are then numerically investigated.
Since relatively low elasticity modulus of the FRP materials results in lower natural frequencies, it is necessary to study the free vibration of FRP transmission poles. In this paper, the free vibration of tapered FRP transmission poles with thin-walled circular cross-section is investigated by a tapered beam element. To model the flexible joints of the modular poles, a rotational spring model is used. Modal analysis is performed for typical FRP poles with/without joint and they are also modeled by ANSYS commercial finite element software. There is a good correlation between the results of the tapered beam finite element model and those obtained from ANSYS as well as the existing experimental results. The effects of different geometries, material lay-ups, concentrated masses at the pole tip, and joint flexibilities are evaluated. Moreover, it is concluded that using tougher fibres at the inner and outer layers of the cross-section, results in higher natural frequencies, significantly.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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