Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.16
no.2
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pp.133-140
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2003
The sandwich plate has been widely used as an efficient structural member because it has high strength-to-weight and high stiffness-to-weight ratios. To properly design the aluminum extrusion plate , it is necessary to analyze structural behaviors of the extrusions, however, the aluminum extrusions have been rarely studied until now. In the optimization process through numerous iterative calculations, finite element analysis of the sandwich plate with hollow core section requires a considerable amount of computation time and cost. In this paper, the aluminum extrusion plate with truss-core is transformed into an equivalent homogeneous orthotropic plate with appropriate elastic constants. The procedure to evaluate accurate equivalent elastic constants is also established. Using these elastic constants, simple theoretical formulas of the stresses and deflection are proposed in case of the simply-supported orthotropic thick plate under uniform pressure. Through the comparison with the results by commercial FEM code(ANSYS), it is verified that the proposed simpified formula has a good efficiency and accuracy.
The long-term performance of plates resting on viscoelastic foundations is a major concern in the analysis of soil-structure interaction. As a powerful mathematical tool, fractional calculus may address these plate-on-foundation problems. In this paper, a fractionalized Zener model is proposed to study the time-dependent behavior of a uniformly loaded rectangular thin foundation plate. By use of the viscoelastic-elastic correspondence principle and the Laplace transforms, the analytical solutions were obtained in terms of the Mittag-Leffler function. Through the analysis of a numerical example, the calculated plate deflection, bending moment and foundation reaction were compared to those from ideal elastic and standard viscoelastic models. It is found that the upper and lower bound solutions of the plate response estimated by the proposed model can be determined using the elastic model. Based on a parametric study, the impacts of model parameters on the long-term performance of a foundation plate were systematically investigated. The results show that the two spring stiffnesses govern the upper and lower bound solutions of the plate response. By varying the values of the fractional differential order and the coefficient of viscosity, the time-dependent behavior of a foundation plate can be accurately captured. The fractional differential order seems to be dependent on the mechanical properties of the ground soil. A sandy foundation will have a small fractional differential order while in order to simulate the creeping of clay foundation, a larger fractional differential order value is needed. The fractionalized Zener model is capable of accounting for the primary and secondary consolidation processes of the foundation soil and can be used to predict the plate performance over many decades of time.
In this article, static, buckling and free vibration analyses of a sinusoidal micro composite beam reinforced by single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) with considering temperature-dependent material properties embedded in an elastic medium in the presence of magnetic field under transverse uniform load are presented. This system is used at micro or sub micro scales to enhance the stiffness of micro composite structures such as bar, beam, plate and shell. In the present work, the size dependent effects based on surface stress effect and modified strain gradient theory (MSGT) are considered. The generalized rule of mixture is employed to predict temperature-dependent mechanical and thermal properties of micro composite beam. Then, the governing equations of motions are derived using Hamilton's principle and energy method. Numerical results are presented to investigate the influences of material length scale parameters, elastic foundation, composite fiber angle, magnetic intensity, temperature changes and carbon nanotubes volume fraction on the bending, buckling and free vibration behaviors of micro composite beam. There is a good agreement between the obtained results by this research and the literature results. The obtained results of this study demonstrate that the magnetic intensity, temperature changes, and two parameters elastic foundations have important effects on micro composite stiffness, while the magnetic field has greater effects on the bending, buckling and free vibration responses of micro composite beams. Moreover, it is shown that the effects of surface layers are important, and observed that the changes of carbon nanotubes volume fraction, beam length-to-thickness ratio and material length scale parameter have noticeable effects on the maximum deflection, critical buckling load and natural frequencies of micro composite beams.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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v.29
no.1
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pp.55-60
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2005
Plate that have cutout inner bottom and girder and floor etc. in hull construction absence is used much, and this is strength in case must be situated, but establish in region that high stress interacts sometimes fatally in region that there is no big problem usually by purpose of weight reduction, a person and change of freight, piping etc.. Because cutout's existence gnaws in this place, and, elastic buckling strength by load causes large effect in ultimate strength. Therefore, perforated plate elastic buckling strength and ultimate strength is one of important design criteria which must examine when decide structural elements size at early structure design step of ship. Therefore, and, reasonable elastic buckling strength about perforated plate need design ultimate strength. Calculated ultimated strength change several aspect ratioes and cutout's dimension, and thickness in this investigation. Used program applied ANSYS F.E.A code based on finite element method.
Fatima Z. Zaoui;Djamel Ouinas;Abdelouahed Tounsi;Belkacem Achour;Jaime A. Vina Olay;Tayyab A. Butt
Steel and Composite Structures
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v.47
no.5
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pp.551-568
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2023
In this research, a new two-dimensional (2D) and quasi three-dimensional (quasi-3D) higher order shear deformation theory is devised to address the bending problem of functionally graded plates resting on an elastic foundation. The displacement field of the suggested theories takes into account a parabolic transverse shear deformation shape function and satisfies shear stress free boundary conditions on the plate surfaces. It is expressed as a combination of trigonometric and exponential shear shape functions. The Pasternak mathematical model is considered for the elastic foundation. The material properties vary constantly across the FG plate thickness using different distributions as power-law, exponential and Mori-Tanaka model. By using the virtual works principle and Navier's technique, the governing equations of FG plates exposed to sinusoidal and evenly distributed loads are developed. The effects of material composition, geometrical parameters, stretching effect and foundation parameters on deflection, axial displacements and stresses are discussed in detail in this work. The obtained results are compared with those reported in earlier works to show the precision and simplicity of the current formulations. A very good agreement is found between the predicted results and the available solutions of other higher order theories. Future mechanical analyses of three-dimensionally FG plate structures can use the study's findings as benchmarks.
Objective: Nickel-titanium alloy wire possesses excellent spring-back properties, shape memory and super-elasticity. In order to adapt this wire to clinical use, it is necessary to bend as well as to control its super-elastic force. The purpose of this study is to evaluate the effects of heat treatment on the load-deflection properties and transitional temperature range (TTR) of nickel-titanium wires. Methods: Nickel-titanium wires of different diameters ($0.016"\;{\times}\;0.022"$, $0.018"\;{\times}\;0.025"$ and $0.0215"\;{\times}\;0.028"$) were used. The samples were divided into 4 groups as follows: group 4, posterior segment of archwire (24 mm) without heat treatment; group 2, posterior segment of archwire (24 mm) with heat treatment only; group 3, anterior segment with bending and heat treatment; group 4, anterior segment with bending and 1 sec over heat treatment. Three point bending test was used to evaluate the change in load-deflection curve and obtained DSC (different scanning calorimetry) to check changes in $A_f$ temperature. Results: In the three point bending test, nickel-titanium wires with heat treatment only had higher load-deflection curve and loading and unloading plateau than nickel-titanium wires without heat treatment. Nickel-titanium wires with heat treatment had lower Af temperature than nickel-titanium wires without heat treatment. Nickel-titanium wires with heat treatment and bending had higher load-deflection curve than nickel- titanium wires with heat treatment and nickel-titanium wires without heat treatment. Nickel-titanium with heat treatment of over 1 sec and bending had the highest load-deflection curve. Nickel-titanium wires with heat treatment and bending had lower Af temperature, Nickel-titanium wires with heat treatment of over Af sec and bending had the lowest Af temperature. Conclusion: From the results of this study, it can be stated that heat treatment for bending of Nickel-titanium wires does not deprive the superelastic property but can cause increased force magnitude due to a higher load-deflection curve.
This article deals with the stress analysis of the friction drive, which transmits the power via the rolling resistance on the contract area between the two rotating bodies. On the contact area, friction drives are normally involved with shear stress due to the transmitted force, as well as normal stress. Thus the stress analysis including the shear stress is necessary for the design of the friction drive. Hertzian results can be used to estimate the normal stress distribution and elastic deflection of the contact area, although the shear stress distribution is not well defined. In order to investigate the shear stress distribution and its effects in a friction drive, we have performed the stress analysis of the spherical continuously variable transmission(CVT) using finite element method. The spherical CVT is one of friction drives, which is used in small power applications. The numerical results show that the normal stress distribution is not affected by the transmitted shear force, and the maximal shear stress is increased in small amount along with the shear force.
This paper presents the effects of the bump foil stiffness on the static and dynamic performance of the foil journal bearings. Reynolds equation is used for the static and dynamic performance analyses. To consider the deflection of top foil the top foil is modeled as a elastic beam and the bump foil is modeled as a spring. So in the static performance analysis the load capacity is compared to the various bump foil stiffness and in the dynamic performance analysis the trajectory of journal center is compared to the various bump foil stiffness.
This paper is concerned with the elastic buckling of cylindrical shells with internal rigid ring supports. The internal supports impose a zero lateral deflection constraint on the buckling modes at their locations. An automated Rayleigh-Ritz method is presented for solving this buckling problem. The method can handle any combination of end conditions and any number of internal supports. Moreover, it is simple to code and can yield very accurate solutions. New buckling results for cylindrical shells with a single internal ring support, and under lateral pressure and hydrostatic pressure, are given in the form of design charts. These results should be valuable to engineering designers.
A fundamental limitation of steel structures is the decrease in their load-bearing capacity at high temperatures in fire situations such that structural members may require some additional treatment for fire resistance. In this regard, this paper evaluates the structural stability of fire-resistant steel, introduced in the late 1999s, through tensile coupon tests and proposes some experimental equations for the yield stress, the elastic modulus, and specific heat. The surface temperature, deflection, and maximum stress of fire-resistant steel H-section columns were calculated using their own mechanical and thermal properties. According to a comparison of mechanical properties between fire-resistant steel and Eurocode 3, the former outperformed the latter, and based on a comparison of structural performance between fire-resistant steel and ordinary structural steel of equivalent mechanical properties at room temperature, the former had greater structural stability than the latter through $900^{\circ}C$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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