This study presents a numerical investigation into the hysteretic behavior of cold-formed austenitic stainless steel square hollow section (SHS) brace members using a commercial finite element (FE) analysis software ABAQUS/Standard. The initial/post buckling and fracture life of SHS brace members are comprehensively investigated through parametric studies with FE models incorporating ductile fracture model, which is validated against the existing laboratory test results collected from the literature. It is found that the current predictive models are applicable for the initial buckling strengths of SHS brace members under cyclic loading, while result in significant inaccuracy in predictions for the post-buckling strength and fracture life. The modified predictive model is therefore proposed and the applicability was then confirmed through excellent comparisons with test results for cold-formed austenitic stainless SHS brace members.
Owing to the obstruction of section steel on the moisture diffusion in concrete, the existing shrinkage prediction models overestimate the time-dependent deformation of steel reinforced concrete (SRC) columns, particularly for the SRC columns with enclosed section steels. To solve this issue, this study deals with analytical and experimental studies on the drying shrinkage for this type of column. First, an effective method for predicting the drying shrinkage of concrete based on finite element model is introduced and two crucial parameters for simulation of humidity field are determined. Then, the drying shrinkage of SRC columns with enclosed section steels is investigated and two modified parameters, which depend on the ambient relative humidity and the ratio of section steel size to column size, are introduced to the B3 model. Finally, an experiment on the shrinkage deformation of SRC columns with enclosed section steels is conducted. Comparing the predicted results with the experimental ones, it demonstrates that the modified B3 model is quite reasonable.
Chinnapandi, Lenin Babu Mailan;Pitchaimani, Jeyaraj;Eltaher, Mohamed A.
Steel and Composite Structures
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v.44
no.6
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pp.829-843
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2022
This manuscript work presents a comprehensive continuum model capable to investigate the effect of porosity on vibro-acoustic behaviour of functionally graded (FG) beams resting on an elastic foundation subjected to thermal and mechanical loadings. Effects of uniform temperature rise and edge compressive load on the sound radiation characteristics are studied in a comparative manner. The numerical analysis is carried out by combining finite element method with Rayleigh's integral. Detailed parametric studies are accomplished, and influences of power law index, porosity volume, porosity distribution and boundary conditions on the vibro-acoustic response characteristics are analyzed. It is found that the vibro-acoustic response under mechanical edge compression is entirely different compared to from that under the thermal load. Furthermore, nature of grading of porosity affects the sound radiation behaviour for both the loads. The proposed model can be used to obtain the suppression performance of vibration and noise FG porous beams under thermal and mechanical loads.
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.
This article describes experimental and numerical analyses of eccentrically loaded over the axially loaded circular concrete filled double-skinned steel tubular (CFDST) short columns. Tests on circular CFDST short columns under eccentric and concentric loading were conducted to assess their responses to the frequent intensity of 5-30 mm at the interval of each 5 mm eccentric loading conditions with constant cross-sectional proportions and width-to-thickness ratios of the outside and internal tubes. The non-linear finite-element analysis of circular CFDST short columns of eccentrically loaded over the axially loaded was performed using the ABAQUS to predict the structural behavior and compare the concentric loading capacity over the various eccentric loading conditions. The comparison outcomes show that the axial compressive strength of the circular CDFST short columns was 2.38-32.86%, lesser than the concentrically loaded short column with the inner circular section. Also, the influence of computer simulation employed is more efficient in forecasting the experimentally examined performance of circular CFDST stub columns.
In this study, the fire resistance performance of the concrete-filled steel tube (CFT) columns and thin steel-plate composite (TSC) beams installed at a 20-story office building were designed using a performance-based structural fire design. Because of the lack of any specific provisions in the building code and guidelines for structural engineers about the performance-based approach, the only prescriptive approach has been selected for designing fire-resistant structures in Korea. To evaluate the fire resistance performance of the CFT columns and TSC beams, finite element analysis verified by the experimental results studied by several researchers was conducted with ABAQUS. From the fire scenario, the temperature distributions of the CFT columns and TSC beams were found via finite element analysis and the behaviors of the CFT columns and TSC beams were investigated in the structural field based on the temperature distribution.
For a finite group G, let 𝜓(G) denote the sum of element orders of G. If ${\psi}^{{\prime}{\prime}}(G)\,=\,{\frac{\psi(G)}{{\mid}G{\mid}^2}}$, we show here that the image of 𝜓'' on the class of all Dihedral groups whose order is twice a composite number greater than 4 is dense in $[0,\,{\frac{1}{4}}]$. We also derive some properties of 𝜓'' on the class of all dihedral groups whose order is twice a prime number.
We looked at how the damping qualities of epoxy composites changed when different amounts of graphite nanoplatelets (GNP) were added, from 0% to 6% by weight. A mix of free and forced vibration tests helped us find the key GNP content that makes the damper ability better the most. We also created a Representative Volume Element (RVE) model to guess how the alloys would behave mechanically and checked these models against testing data. An Artificial Neural Network (ANN) was also used to guess how these compounds would react to motion. With proper hyperparameter tweaking, the ANN model showed good correlation (R2=0.98) with actual data, indicating its ability to predict complex material behavior. Combining these methods shows how GNPs impact epoxy composite mechanical properties and how machine learning might improve material design. We show how adding GNPs to epoxy composites may considerably reduce vibration. These materials may be used in industries that value vibration damping.
Damage detection in structures using the change of modal parameters (modal shapes and natural frequencies) has achieved satisfactory results. However, as modal shapes and natural frequencies alone may not provide enough information to accurately detect damages. Therefore, a hybrid singular value decomposition and deep belief network approach is developed to effectively identify damages in aluminum plate structures. Firstly, damage locations are determined using singular value decomposition (SVD) to reveal the singularities of measured displacement modal shapes. Secondly, using experimental modal analysis (EMA) to measure the natural frequencies of damaged aluminum plates as inputs, deep belief network (DBN) is employed to search damage severities from the damage evaluation database, which are calculated using finite element method (FEM). Both simulations and experimental investigations are performed to evaluate the performance of the presented hybrid method. Several damage cases in a simply supported aluminum plate show that the presented method is effective to identify multiple damages in aluminum plates with reasonable precision.
This study shows functionally graded material structural topology optimization under buckling constraints. The SIMP (Solid Isotropic Material with Penalization) material model is used and a method of moving asymptotes is also employed to update topology design variables. In this study, the quadrilateral element is applied to compute buckling load factors. Instead of artificial density properties, functionally graded materials are newly assigned to distribute optimal topology materials depending on the buckling load factors in a given design domain. Buckling load factor formulations are derived and confirmed by the resistance of functionally graded material properties. However, buckling constraints for functionally graded material topology optimization have not been dealt with in single material. Therefore, this study aims to find the minimum compliance topology optimization and the buckling load factor in designing the structures under buckling constraints and generate the functionally graded material distribution with asymmetric stiffness properties that minimize the compliance. Numerical examples verify the superiority and reliability of the present method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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