In present work, bending and free vibration studies are carried out on different kinds of sandwich FGM beams using recently proposed (Chakrabarty et al. 2011) C-0 finite element (FE) based higher-order zigzag theory (HOZT). The material gradation is assumed along the thickness direction of the beam. Power-law, exponential-law, and sigmoidal laws (Garg et al 2021c) are used during the present study. Virtual work principle is used for bending solutions and Hamilton's principle is applied for carrying out free vibration analysis as done by Chalak et al. 2014. Stress distribution across the thickness of the beam is also studied in detail. It is observed that the behavior of an unsymmetric beam is different from what is exhibited by a symmetric one. Several new results are also reported which will be useful in future studies.
The calculation method which takes into account the shear lag effects on the ultimate transverse bending moment of a SWATH(Small Waterplane Area Twin Hull) ship has been developed. In case of the ultimate bending strength analysis of conventional monohull ships and general box girder structures, the hypothesis that plane section remains plane after bending can be employed but not in the case of the structures having wide flange. For the ultimate bending strength analysis of such structures, a new method which can take into account the effect of shear lag on the ultimate bending strength has been developed by adopting more reasonable assumption that warping distortion of the section takes place inthe same way as the actual stress distribution. Finally, the proposed method has been applied to a a SWATH cross deck structure.
본 연구는 철골조 초고층 아파트에 있어서 주거부분의 충고를 낮추기 위한 새로운 보-슬래브 구조시스템 개발을 위하여 제안되어진 합성보에 대해서 역학적 성능 및 구조적인 검토를 실험적으로 고찰하여 그 타당성을 확인하고 구조설계의 지침을 제시하고자 하는 것이다. 이상과 같은 연구목적을 달성하기 위해서 제안된 아파트의 기준층 구조평면에 근거하여 본 연구의 대상이 되는 9.8m 스팬의 보를 대상으로 구조재료실험, 합성보의 균등 흼실험, 합성보의 중앙집중 재하실험, 휨 전단 가력실험, 그리고 전단 가력실험 등을 진행하였다. 실험결과로부터 상플랜지에 스터드 커넥터를 대한건축학회 강구조계산규준의 합성보 설계 규정에 따라 정상적으로 배치하고 슬래브의 상부 철근을 정상배근하면 충분한 구조적 성능을 발휘할 수 있음을 확인하였다.
The Timoshenko beam model has been known as the most accurate model for representing beam structures. However, the Timoshenko beam model may give rise to a significant error when it is applied to multi-stepped beam structures. This paper is intended to demonstrate the modeling error of Timoshenko beam based finite element model for multi-stepped beam structures and to suggest a new modeling method to improve the accuracy. A tentative bending spring is introduced into the stepped section to represent the softening effect due to the presence of step. This paper also proposes a finite element modeling method in the light with the tentative bending spring model for the step softening effect. The proposed method rigorously adapts computation results from a commercial finite element code. The validity of the proposed method is demonstrated through a series of simulation and experiment.
균열이 있는 보의 굽힘진동수 계산을 위한 전산프로그램을 개발해서, 실험으로 검정하고, 미소균열이 진동수에 미치는 영향을 검토한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 개발한 전산프로그램에 의한 계산치와 실험치는 비교적 잘 일치해서 미소균열이 있는 경우에도 본 프로그램의 적용이 가능하다. 2. 고정단부근에서 균열폭이 좁고 깊은 경우 실제의 굽힘진동수는 계산치와 상당히 달라질 수 있다. 3. 균열에 의한 굽힘진동수의 변화가 수 퍼센트에 불과하더라도 강도상으로는 치명적일 수 있다.
The bending, stability (buckling) and vibration response of nano sized beams is presented in this study based on the Eringen's nonlocal elasticity theory in conjunction with the Euler-Bernoulli beam theory. For this purpose, the bending, buckling and vibration problem of Euler-Bernoulli nanobeams are developed and solved on the basis of nonlocal elasticity theory. The effects of various parameters such as nonlocal parameter e0a, length of beam L, mode number n, distributed load q and cross-section on the bending, buckling and vibration behaviors of carbon nanotubes idealized as Euler-Bernoulli nanobeam is investigated. The transverse deflections, maximum transverse deflections, vibrational frequency and buckling load values of carbon nanotubes are given in tables and graphs.
일반적으로 RC 보 부재는 휨 부재로서 휨 하중에 대해서만 고려하여 설계된다. 하지만, 실제 건축물에서는 부재 간의 연속성으로 인해 축력과 휨 하중을 동시에 받게 된다. 이로 인해 RC 보 부재의 휨 강도는 증가하지만, 변위는 감소하며, 균열은 주로 보의 중앙부에 집중되게 된다. 따라서 본 연구에서는 축력과 휨 하중을 동시에 받는 RC 보 부재에 탄소섬유시트를 이용한 보강에 따른 휨 성능을 실험적으로 평가하였다. 탄소섬유시트는 부재의 중앙부에 감싸 보강을 하였으며, 축력과 휨 하중을 부재에 가력하였다. 축력의 크기와 탄소섬유시트 보강에 따른 철근콘크리트 부재의 파괴 형태, 휨 강도, 처짐 및 연성을 분석하였다. 그 결과, 축력의 증가에 따라 최대 휨 강도의 상승이 발생하였지만, 연성은 최대 64%까지 감소하였다. 탄소섬유시트 보강을 통해 휨 강도는 최대 27% 증가하였으며, 휨에 의한 보의 최대 처짐은 8% 감소하였으며 연성은 최대 43% 증가하였다.
In this article, we present torsion-bending analysis of a composite FGM beam with an open section, according to the advanced and refined theory of 1D / 3D beams based on the 3D Saint-Venant's solution and taking into account the edge effects. The (initially one-dimensional) model contains a set of three-dimensional (3D) displacement modes of the cross section, reflecting its 3D mechanical behaviour. The modes are taken into account depending on the mechanical characteristics and the geometrical form of the cross-section of the composite FGM beam. The model considered is implemented on the CSB (Cross-Section and Beam Analysis) software package. It is based on the RBT/SV theory (Refined Beam Theory on Saint-Venant principle) of FGM beams. The mechanical and physical characteristics of the FGM beam continuously vary, depending on a power-law distribution, across the thickness of the beam. We compare the numerical results obtained by the three-beam theories, namely: The Classical Beam Theory of Saint-Venant (Classical Beam Theory CBT), the theory of refined beams (Refined Beam Theory RBT), and the theory of refined beams, using the higher (high) modes of distortion of the cross-section (Refined Beam Theory using distorted modes RBTd). The results obtained confirm a clear difference between those obtained by the three models at the level of the supports. Further from the support, the results of RBT and RBTd are of the same order, whereas those of CBT remains far from those of higher-order theories. The 3D stresses, strains and displacements, obtained by the present study, reflect the 3D behaviour of FGM beams well, despite the initially 1D nature of the problem. A validation example also shows a very good agreement of the proposed models with other models (classical or higher-order beam theory) and Carrera Unified Formulation 1D-beam model with Lagrange Expansion functions (CUF-LE).
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.
An extremum method is presented to predict the wrinkling characteristics of the inflated cone in bending. The wrinkling factor is firstly defined so as to obtain the wrinkling condition. The initial wrinkling location is then determined by searching the maximum of the wrinkling factor. The critical wrinkling load is finally obtained by determining the ratio of the wrinkling moment versus the initial wrinkling location. The extremum method is proposed based on the assumption of membrane material of beam wall, and it is extended to consider beam wall with thin-shell material in the end. The nondimensional analyses show that the initial wrinkling location is closely related to the taper ratio. When the taper ratio is higher than the critical value, the initial wrinkles will be initiated at a different location. The nondimensional critical wrinkling load nonlinearly increases as the taper ratio increases firstly, and then linearly increases after the critical taper ratio. The critical taper ratio reflects the highest load-carrying efficiency of the inflated cone in bending, and it can be regarded as a measure to optimize the geometry of the inflated cone. The comparative analysis shows fairly good agreement between analytical and numerical results. Over the whole range of the comparison, the mean differences are lower than 3%. This gives confidence to use extremum method for bending-wrinkling analysis of inflated conical cantilever beam.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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