Ouch, Rithy;Ukritchon, Boonchai;Pipatpongsa, Thirapong;Khosravi, Mohammad Hossein
Geomechanics and Engineering
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v.12
no.6
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pp.1021-1046
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2017
The assessment of slope stability is an essential task in geotechnical engineering. In this paper, a three-dimensional (3D) finite element analysis (FEA) was employed to investigate the performance of different shear pin arrangements to increase the stability of a soil block resting on an inclined plane with a low-interface friction plane. In the numerical models, the soil block was modeled by volume elements with linear elastic perfectly plastic material in a drained condition, while the shear pins were modeled by volume elements with linear elastic material. Interface elements were used along the bedding plane (bedding interface element) and around the shear pins (shear pin interface element) to simulate the soil-structure interaction. Bedding interface elements were used to capture the shear sliding of the soil on the low-interface friction plane while shear pin interface elements were used to model the shear bonding of the soil around the pins. A failure analysis was performed by means of the gravity loading method. The results of the 3D FEA with the numerical models were compared to those with the physical models for all cases. The effects of the number of shear pins, the shear pin locations, the different shear pin arrangements, the thickness and the width of the soil block and the associated failure mechanisms were discussed.
Yielding dampers exhibit varying cyclic behavior based on their geometry. These dampers not only increase the energy dissipation of the structure but also increase the strength and stiffness of the structure. In this study, parametric investigations were carried out to explore the impact of angled U-shape damper (AUSD) dimensions on its cyclic behavior. Initially, the numerical model was calibrated using the experimental specimen. Subsequently, analytical equations were presented to calculate the yield strength and elastic stiffness, which agreed with the experimental results. The outcomes of the parametric studies encompassed ultimate strength, effective stiffness, energy dissipation, and equivalent viscous damper ratio (EVDR). These output parameters were compared with similar dampers. Also, the magnitude of the effect of damper dimensions on the results was investigated. The results of parametric studies showed that the yield strength is independent of the damper width. The length and thickness of the damper have the greatest effect on the elastic stiffness. Reducing length and width resulted in increased energy dissipation, effective stiffness, and ultimate strength. Damper width had a more significant effect on EVDR than its length. On average, every 5 mm increase in damper thickness resulted in a 3.6 times increase in energy dissipation, 3 times the effective stiffness, and 3 times the ultimate strength of the model. Every 15 mm reduction in damper width and length increased energy dissipation by 14% and 24%, respectively.
Bin Du;Bo Hao;Xuejing Duan;Wanjiong Wang;Mohammad Roohani
Geomechanics and Engineering
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v.38
no.4
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pp.397-408
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2024
Buried box culverts are crucial elements of transportation infrastructure. However, their behavior under foundation loads is not well understood, indicating a significant gap in existing research. This study aims to bridge this gap by conducting a detailed numerical analysis using the Finite Element Method and Abaqus software. The research evaluates the behavior of buried box culverts by examining their interaction with surrounding soil and the pressures from surface foundation loads. Key variables such as embedment depth, culvert wall thickness, concrete material properties, foundation pressure, foundation width, soil elastic modulus, and friction angle are altered to understand their combined effects on structural response. The methodology employs a validated 2D numerical model under plane strain conditions. Parametric studies highlight the critical role of culvert depth (H) in influencing earth pressure and bending moments. Foundation pressure and width demonstrate complex interdependencies affecting culvert behavior. Variations in culvert materials' elastic modulus show minimal impact. It was found that the lower wall of the buried culvert experiences higher average pressure compared to the other two walls, due to the combined effects of the culvert's weight and down drag forces on the side walls. Furthermore, while the pressure distribution on the top and bottom walls is parabolic, the pressure on the side walls follows a different pattern, differing from that of the other two walls.
Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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1997.04a
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pp.42-47
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1997
In this study, the drawing characteristics of circular drawbead are examined with the plane strain elastic-plastic FE Method by varying the process variables such as friction coefficient, drawbead radius, and closing depth. Numerical analysis are carried out by 2-D elastic-plastic F.E.M. The results are compared with the existing experimental results about the drawing force, the die clamping force, and the strain distribution of upper and lower sheet faces
Maximum deflection in a beam is a design criteria and occurs generally at or close to the mid-span. Neural networks have been developed for the continuous composite beams to predict the inelastic mid-span deflections (typically for 20 years, considering cracking, and time effects, i.e., creep and shrinkage, in concrete) from the elastic moments and elastic mid-span deflections (neglecting instantaneous cracking and time effects). The training and testing data for the neural networks is generated using a hybrid analytical-numerical procedure of analysis. The neural networks have been validated for four example beams and the errors are shown to be small. This methodology, of using networks enables a rapid estimation of inelastic mid-span deflections and requires a computational effort almost equal to that required for the simple elastic analysis. The neural networks can be extended for the composite building frames that would result in huge saving in computational time.
The time-domain boundary element analysis has been attempted for investigating the displacement and stress in an elastic-viscoelastic compound structure. The subdomain technique has been employed and the whole domain has been divided into two subdomains, which are respectively a homogeneous elastic zone and a homogeneous viscoelastic zone. The boundary element equation has been formulated using the equilibrium and continuity conditions at the common interface. The numerical results of example problem has been presented.
A three-dimensional finite element method is used for analysis of repairing cracks in plates with bonded composite patch in elastic and elastic plastic analysis. This study was performed in order to establish an analytical model of the J-integral for repair crack. This formulation of the J-integral to establish models of fatigue crack growth in repairing aircraft structures. The model was developed by interpolation of numerical results. The obtained results were compared with those calculated with the finite element method. It was found that our model gives a good agreement of the J-integral. The arrow shape reduces the J integral at the crack tip, which improves the repair efficiency.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2003.10a
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pp.29-36
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2003
This paper deals with the free vibration analysis of horizontally circular mea beams with variable cross sectional width on elastic foundations. Taking into account the effects of rotatory inertia and shear deformation differential equations governing the free vibrations of such beams are derived, in which the Whlkler foundation model is considered as the elastic foundation. The variable width of beam is chosen as the linear equation. The differential equations are solved numerically to calculate natural frequencies. In numerical examples, the curved beam with the hinged-hinged, hinged-clamped, clamped-hinged and damped-clamped end constraints are considered The parametric studies are conducted and the lowest four frequency parameters are reported in figures as the non-dimensional forms.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2002.04a
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pp.385-392
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2002
Derivation procedures of exact elastic element stiffness matrix of thin-walled curved beams are rigorously presented for the static analysis. An exact elastic element stiffness matrix is established from governing equations for a uniform curved beam element with nonsymmetric thin-walled cross section. First this numerical technique is accomplished via a generalized linear eigenvalue problem by introducing 14 displacement parameters and a system of linear algebraic equations with complex matrices. Thus, the displacement functions of displacement parameters are exactly derived and finally exact stiffness matrices are determined using member force-displacement relationships. The displacement and normal stress of the section are evaluated and compared with thin-walled straight and curved beam element or results of the analysis using shell elements for the thin-walled curved beam structure in order to demonstrate the validity of this study.
Shell structures are very interesting from the design point of view and these are well recognized in the scientific literature. In this paper the analysis of the buckling loads and stability paths of a sandwich conical shell with unsymmetrical faces under combined load based on the assumptions of moderately large deflections (geometrically nonlinear theory) is considered and elastic-plastic properties of the material of the faces are taken into considerations. External load is assumed to be two-parametrical one and it is assumed that the shell deforms into the plastic range before buckling. Constitutive relations in the analysis are those of the Nadai-Hencky deformation theory of plasticity and Prandtl-Reuss plastic flow theory with the H-M-H (Huber-Mises-Hencky) yield condition. The governing stability equations are obtained by strain energy approach and Ritz method is used to solve the equations with the help of analytical-numerical methods using computer.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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