This work treats the axisymmetric buckling of functionally graded (FG) porous annular/circular nanoplates based on modified couple stress theory (MCST). The nanoplate is located at the elastic medium which is simulated by Kerr foundation with two spring and one shear layer. The material properties of the porous FG nanostructure are assumed to vary through the nanoplate thickness based on power-law rule. Based on two variables refined plate theory, the governing equations are derived by utilizing Hamilton's principle. Applying generalized differential quadrature method (GDQM), the buckling load of the annular/circular nanoplates is obtained for different boundary conditions. The influences of different involved parameters such as boundary conditions, Kerr medium, material length scale parameter, geometrical parameters of the nanoplate, FG power index and porosity are demonstrated on the nonlinear buckling load of the annular/circular nanoplates. The results indicate that with increasing the porosity of the nanoplate, the nonlinear buckling load is decreased. In addition, with increasing the material length scale parameter to thickness ratio, the effect of spring constant of Kerr foundation on the buckling load becomes more prominent. The present results are compared with those available in the literature to validate the accuracy and reliability. A good agreement is observed between the two sets of the results.
Cold-formed lipped channel columns (CFLCCs) have been widely used in light gauge steel constructions. The distortional buckling is one of the important buckling modes for CFLCCs and the distortional buckling critical load depends significantly on the rotational restrain stiffness generated by the web to the lipped flange. First, a simplified explicit expression for the rotational restraint stiffness of the lipped flange has been derived. Using the expression, the characteristics of the rotational restraint stiffness of the lipped flange have been investigated. The results show that there is a linear coupling relationship between the applied forces and the rotational restraint stiffness of the lipped flange. Based on the explicit expression of the rotational restraint stiffness of the lipped flange, a simplified analytical formula has been derived which can determine the elastic distortional buckling critical stress of the CFLCCs subjected to axial compression. The simplified analytical formula developed in this study has been shown to be accurate through the comparisons with results from the distortional buckling analyses using the ANSYS finite element software. The developed analytical formula is easy to apply, and can be used directly in practical design and incorporated into future design codes and guidelines.
In this study, the computationally efficient inelastic buckling analysis program is developed to be used as the research tool in finding buckling strength of inelastic members. The program can determine buckling loads and buckled shapes of elastic and inelastic members which failed by flexural, lateral-torsional and/or local buckling. It can analyze singly and doubly symmetric I-shape members. In the program, the web of the member is modeled using the plate element and the flanges are modeled by beam elements. Multilinear isotropic hardening rule and the incremental theory of plasticity are used to simulate the inelastic stress-strain relationship from material tests. The program is verified using theoretical solutions and experimental results. The results from the program show good agreement with those from experiments and theory.
Mehala, Tewfik;Belabed, Zakaria;Tounsi, Abdelouahed;Beg, O. Anwar
Geomechanics and Engineering
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v.16
no.3
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pp.257-271
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2018
In this paper, the effect of the homogenization models on buckling and free vibration is presented for simply supported functionally graded plates (FGM) resting on elastic foundation. The majority of investigations developed in the last decade, explored the Voigt homogenization model to predict the effective proprieties of functionally graded materials at the macroscopic-scale for FGM mechanical behavior. For this reason, various models have been used to derive the effective proprieties of FGMs and simulate thereby their effects on the buckling and free vibration of FGM plates based on comparative studies that may differ in terms of several parameters. The refined plate theory, as used in this paper, is based on dividing the transverse displacement into both bending and shear components. This leads to a reduction in the number of unknowns and governing equations. Furthermore the present formulation utilizes a sinusoidal variation of displacement field across the thickness, and satisfies the stress-free boundary conditions on the upper and lower surfaces of the plate without requiring any shear correction factor. Equations of motion are derived from Hamilton's principle. Analytical solutions for the buckling and free vibration analysis are obtained for simply supported plates. The obtained results are compared with those predicted by other plate theories. This study shows the sensitivity of the obtained results to different homogenization models and that the results generated may vary considerably from one theory to another. Comprehensive visualization of results is provided. The analysis is relevant to aerospace, nuclear, civil and other structures.
'Distortional buckling' is one of the predominant buckling types that may occur in a steel-concrete composite box beam (SCCBB) under a negative moment. The key factors, which affect the buckling modes, are the torsional and lateral restraints of the bottom plate of a SCCBB. Therefore, this article investigates the equivalent lateral and torsional restraint rigidity of the bottom plate of a SCCBB under a negative moment; the results of which show a linear coupling relationship between the applied forces and the lateral and/or torsional restraint stiffness, which are not depended on the cross-sectional properties of a SCCBB completely. The mathematical formulas for calculating the lateral and torsional restraint rigidity of the bottom plate can be used to estimate: (1) the critical distortional buckling stress of SCCBBs under a negative moment; and (2) the critical distortional moment of SCCBBs. This article develops an improved calculation method for SCCBBs on an elastic foundation, which takes into account the coupling effect between the applied forces and the lateral and/or torsional restraint rigidity of the bottom plate. This article analyzes the accuracy of the following calculation methods by using 24 examples of SCCBBs: (1) the conventional energy method; (2) the improved calculation method, as it has been derived in this article; and (3) the ANSYS finite element method. The results verify that the improved calculation method, as it has been proved in this article, is more accurate and reliable than that of the current energy method, which has been noted in the references.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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1993.10a
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pp.55-62
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1993
Elastic failures of cantilevered cylindrical shells subject to lateral load are caused mainly by geometrical nonlinearlity. Geometerally nonlinear analysis is call for so as to investigate failure mechanisms. In this paper the geometericlly nonlinear analysis of cantilevered cylindrical shells under transverse load by the Rayleigh-Ritz Method is presented to examine the collapse loads and the process of cross-sectional deformations. The critical stress for relatively long cylinders have a tendency to show low level in comparison with the classical buckling stress for compression.
The use of high-strength steels in construction of highrise and mega building structures can bring about many technological advantages from fabrication to erection. However, key design criteria such as local and lateral stability in current steel design specifications were developed based on tests of ordinary steels which have stress-strain characteristics very different from that of high strength steels. A series of tests on 800 MPa tensile strength steel (HSA800) members are summarized in this paper which were conducted to investigate the appropriateness of extrapolating current ordinary-steel based design criteria to high strength steels. 800 MPa I-shape beam specimens designed according to flange local buckling (FLB) criteria of the AISC Specification developed a sufficient strength for elastic design and a marginal rotation capacity for plastic design. It is shown that, without introducing distinct and significant yield plateau to the stress-strain property of high-strength steel, it is inherently difficult to achieve a high rotation capacity even if all the current stability limits are met. 800 MPa I-shape beam specimens with both low and high warping rigidity exhibited sufficient lateral torsional buckling (LTB) strength. HSA800 short-column specimens with various edge restraint exhibited sufficient local buckling strength under uniform compression and generally outperformed ordinary steel specimens. The experimental P-M strength was much higher than the AISC nominal P-M strength. The measured residual stresses indicated that the impact of residual stress on inelastic buckling of high-strength steel is less. Cyclic seismic test results showed that HSA800 members have the potential to be used as non-ductile members or members with limited ductility demand in seismic load resisting systems. Finally, recent applications of 800 MPa high strength steel to highrise and mega building structures in Korea are briefly presented.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2005.04a
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pp.592-600
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2005
Ship have cutout inner bottom and girder and floor etc. Ship's structure is used much, and structure strength must be situated, but establish new concept when high stress interacts sometimes fatally the area. There is no big problem usually by aim of weight reduction, a person and change of freight, piping etc.. Because cutout's existence grow up in this place, and elastic buckling strength by load causes large effect in ultimate strength. Therefore, stiffened perforated plate considering buckling strength and ultimate strength is one of important design criteria which must examine when decide structural concept at initial design. Therefore, md, reasonable buckling strength about stiffened perforated plate need to ultimate strength limited design . Calculated ultimate strength varied several web height and cutout's dimension, and thickness in this investigated data. Used program(ANSYS) applied F.E.A code based on finite element method
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2001.10a
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pp.467-474
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2001
This paper is for the buckling and vibration analysis of thick plate with concentrated mass on a inhomogeneous pasternak foundation. A thick rectangular plate resting on a inhomogeneous pasternak foundation is isotropic, homogeneous and composite with linearly elastic material. In order to analyize plate which is supported on inhomogeneous pasternak foundation, the value of winkler foundation parameter(WFP) of centural and border zone of plate are chosen as Kwl and Kw2 respectively. The value of Kwl and Kw2 can be changed as 0, 10, 10 /sup 2/, 10 / sup 3/ and the value of SFP(shear foundation parameter) also be changed 0, 5, 10, 15 respectively. Finally, In this paper, buckling stress of rectangular plate on the inhomogeneous pasternak foundation, natural frequency of this plate with or without uniform in-plane axial stresses are calculated
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.23
no.1
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pp.83-91
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2020
The evaluation of the compression behavior of the cushioning material is of importance to achieve appropriate packaging design. In order to change packaging design from polymeric-based to more eco-friendly cellulose-based nire effectively, comparative study on the compression behavior between these two packaging materials is crucial. In this study, the stress-strain behavior, hysteresis loss, and response characteristics for cyclic loading were analyzed through compression tests on multi-layered corrugated structure (MLCS) and expanded polystyrene (EPS) packaging materials. MLCS produced in Korea is produced by winding a certain number of single-faced corrugated paperboard, and the compression behavior of this material was turned out to be 6 stages: elastic stage, first buckling stage, sub-buckling stage, densification stage, last buckling stage and high densification stage. On the other hand, EPS's compression behavior was in 3 stages: linear elastic stage, collapse plateau, and densification stage. The strain energy per unit volume (strain energy density) of MLCS did not differ depending on the material thickness, but it showed a clear difference depending on the raw material and flute type. Hysteresis loss of MLCS ranged from 0.90 to 0.93, and there were no significant differences in the raw material and flute type. These values were about 5 to 20% greater than the hysteresis of the EPS (about 0.78 to 0.87).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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