Ananthi, G. Beulah Gnana;Roy, Krishanu;Lim, James B.P.
Steel and Composite Structures
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v.31
no.6
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pp.601-615
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2019
In cold-formed steel (CFS) structures, such as trusses, wall frames and columns, the use of back-to-back built-up CFS angle sections are becoming increasingly popular. In such an arrangement, intermediate fasteners are required at discrete points along the length, preventing the angle-sections from buckling independently. Limited research is available in the literature on the axial strength of back-to-back built-up CFS angle sections. The issue is addressed herein. This paper presents the results of 16 experimental tests, conducted on back-to-back built-up CFS screw fastened angle sections under axial compression. A nonlinear finite element model is then described, which includes material non-linearity, geometric imperfections and explicit modelling of the intermediate fasteners. The finite element model was validated against the experimental test results. The validated finite element model was then used for the purpose of a parametric study comprising 66 models. The effect of fastener spacing on axial strength was investigated. Four different cross-sections and two different thicknesses were analyzed in the parametric study, varying the slenderness ratio of the built-up columns from 20 to 120. Axial strengths obtained from the experimental tests and finite element analysis were used to assess the performance of the current design guidelines as per the Direct Strength Method (DSM); obtained comparison showed that the DSM is over-conservative by 13% on average. This paper has therefore proposed improved design rules for the DSM and verified their accuracy against the finite element and test results of back-to-back built-up CFS angle sections under axial compression.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2008.10a
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pp.110-113
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2008
This study was performed to predict the shape of polymer extrusion product and to find the cause of defective products Experiments was performed to extrude the complex profile shape using PC/ABS composite resin with new profile die and cooling die. A finite element analysis for the Polymer Extrusion process considering the heat transfer and thermal deformation was also performed, and the result was compared with the experimental data. It is found that the predicted profile shape in F. E. M was similar to the experimental result and the thickness of extruded product was thin when the velocity of profile die outlet was slow than the velocity of production (2m/min).
One of the major benefits of the pre-stressed concrete pavements is the omission of tension in concrete that results in a reduction of cracks in the concrete slabs. Therefore, the life of the pavement is increased as the thickness of the slabs is reduced. One of the most important issues in dealing with the prestressed concrete pavement is determination of the magnitude of the pre-stress. Three dimensional finite element analyses are conducted in this research to study the pre-stress under various load (Boeing 777) and thermal gradient combinations. The model was also analyzed under temperature gradients without the presence of traffic loading and the induced stresses were compared with those from theoretical relationships. It was seen that the theoretical relationships result in conservative values for the stress.
Dessouki, Abdelrahim K.;Yousef, Ahmed H.;Fawzy, Mona M.
Steel and Composite Structures
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v.17
no.1
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pp.83-103
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2014
The objective of this research is to study the ultimate moment capacity of the connections between steel I-beams and concrete-filled steel tube columns using different stiffener configurations. The main parameters considered are column cross section shape, square or circular, and filling the column with concrete. This analytical study includes finite element models using ANSYS program taking geometric and material nonlinearities into consideration. These models are verified against the experimental results obtained from previous researches and current design guides. The results show that using proper stiffener configuration affects the stress distribution through the connection and increases the ultimate moment capacity of the connections. Also, circular column is advantageous than the square column for all stiffener configurations and dimensions.
A nonlinear finite element analysis (FEA) model is presented for simulating the behaviour of recycled aggregate concrete-filled steel tube (RACFST) beam-columns subjected to constant axial compressive load and cyclically increasing flexural loading. The FEA model was developed based on ABAQUS software package and a displacement-based approach was used. The proposed engineering stress versus engineering strain relationship of core concrete with the effect of recycled coarse aggregate (RCA) replacement ratio was adopted in the FEA model. The predicted results of the FEA model were compared with the experimental results of several RACFST as well as the corresponding concrete-filled steel tube (CFST) beam-columns under cyclic loading reported in the literature. The comparison results indicated that the proposed FEA model was capable of predicting the load versus deformation relationship, lateral bearing capacity and failure pattern of RACFST beam-columns with an acceptable accuracy. A parametric study was further carried out to investigate the effect of typical parameters on the mechanism of RACFST beam-columns subjected to cyclic loading.
This paper presents a comparison of results obtained by a newly developed numerical model for predicting the behaviour of structures under fire with experimental study carried out on heated and simply supported steel beam elements. A newly developed numerical model consists of three submodels: 3D beam model designed for calculating the inner forces in the structure, 2D model designed for calculation of stress and strain distribution over the cross section, including the section stiffness, and 3D transient nonlinear heat transfer model that is capable of calculating the temperature distribution along the structure, and the distribution over the cross section as well. Predictions of the calculated temperatures and vertical deflections obtained by the numerical model are compared with the results of the inhouse experiment in which steel beam element under load was heated for 90 minutes.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.28
no.12
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pp.1974-1981
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2004
This paper is concerned with the numerical investigation of the transfer characteristics of the landing impact force exerted on court sport shoes to the sport surface condition. The reaction force occurred by the impact between court sport shoes and sport surface is absorbed by shoes to some extent, but the remaining impact force is to transfer the human body from the sole of a foot. We consider four surface conditions, asphalt, urethane, clay and wood court surfaces. For the dynamic response analysis, we construct a coupled leg-shoes FEM model and create the multi-layered composite surface model. The numerical simulations are performed by an explicit nonlinear finite element method. Through the numerical experiments, we examine the transfer characteristics of the landing impact force to the surface condition.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.12
no.3
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pp.309-317
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1999
이 논문에서는, 섬유가 보강된 직교 이방성 복합재료의 제작 과정에서 발생하는 잔류 응력을 조사하였다. 직교 이방성 복합 재료의 제작 과정은 경화 과정과 냉각 과정으로 나누어 지며 이 과정에서 발생하는 잔류 응력을 3차원 경계요소법을 이용하여 해석하였다. 모재는 선형 점탄성 거동을 한다고 가정하고, 종속 영역법을 도입하여 해석 모델을 섬유 영역과 모재 영역으로 나누었다. PATRAN을 사용하여 모재에서의 잔류 응력 분포를 도시하였으며 해석 결과를 검토하여 잔류 응력이 국부적으로 모재의 항복을 야기시킬 수 있음을 제시하였다.
In this study, a mixed-interpolated tensorial component 4 nodes method (MITC4) is treated as a numerical analysis model for topology optimization using multiple materials assigned within Reissner-Mindlin plates. Multi-material optimal topology and shape are produced as alternative plate retrofit designs to provide reasonable material assignments based on stress distributions. Element density distribution contours of mixing multiple material densities are linked to Solid Isotropic Material with Penalization (SIMP) as a design model. Mathematical formulation of multi-material topology optimization problem solving minimum compliance is an alternating active-phase algorithm with the Gauss-Seidel version as an optimization model of optimality criteria. Numerical examples illustrate the reliability and accuracy of the present design method for multi-material topology optimization with Reissner-Mindlin plates using MITC4 elements and steel materials.
This paper presents a displacement-based finite element procedure for second-order distributed plasticity analysis of planar steel frames with semi-rigid beam-to-column connections under static loadings. A partially strain-hardening elastic-plastic beam-column element, which directly takes into account geometric nonlinearity, gradual yielding of material, and flexibility of semi-rigid connections, is proposed. The second-order effects and distributed plasticity are considered by dividing the member into several sub-elements and meshing the cross-section into several fibers. A new nonlinear solution procedure based on the combination of the Newton-Raphson equilibrium iterative algorithm and the constant work method for adjusting the incremental load factor is proposed for solving nonlinear equilibrium equations. The nonlinear inelastic behavior predicted by the proposed program compares well with previous studies. Coupling effects of three primary sources of nonlinearity, geometric imperfections, and residual stress are investigated and discussed in this paper.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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