The current study examines the experimental and numerical performance of reinforced concrete (RC) channel slabs made of ferrocement that have been reinforced with fiber glass, expanded steel mesh, and welded steel mesh. As part of the testing program, ten RC channel slabs with dimensions of 500 mm×40 mm×2500 mm were loaded flexibly. The three main factors that can be altered are the mesh layer count, the type of reinforcing materials, and the reinforcement volume fraction. The main objective is to assess the effects of fortifying composite RC channel slabs with novel inventive materials. ANSYS-16.0 Software was used to simulate the behavior of composite channel slabs using nonlinear finite element analysis (NLFEA). It also shows how parametric analysis can be used to pinpoint variables like variations in slab dimensions that could significantly affect the mechanical behavior of the model. The obtained experimental and numerical results showed that finite element (FE) simulations had a tolerable degree of accuracy in estimating experimental values. It is crucial to show that specimens strengthened with fiber glass meshes gained about 12% lessstrength than specimens strengthened with expanded or welded steel meshes. In addition, RC channel slab reinforcement made of welded steel meshes has a 24% higher strength than expanded steel meshes. Tested under flexural loads, ferrocement specimens outperform conventional reinforced concrete specimens in terms of ultimate loads and energy absorption.
This paper presents the numerical simulation of the rigid 12.6 mm diameter kinetic energy ogive-nosed projectile impact on plain and fiber reinforced concrete (FRC) targets with compressive strengths from 45 to 235 MPa, using a three-dimensional finite element code LS-DYNA. A combined dynamic constitutive model, describing the compressive and tensile damage of concrete, is implemented. A modified Johnson_Holmquist_Cook (MJHC) constitutive relationship and damage model are incorporated to simulate the concrete behavior under compression. A tensile damage model is added to the MJHC model to analyze the dynamic fracture behavior of concrete in tension, due to blast loading. As a consequence, the impact damage in targets made of plain and fiber reinforced concrete with same matrix material under same impact velocities (650 m/s) are obtained. Moreover, the damage distribution of concrete after penetration is procured to compare with the experimental results. Numerical simulations provide a reasonable prediction on concrete damage in both compression and tension.
In this paper, a study on the residual stress of plate with longitudinal stiffeners is explained in terms of the welding sequences. In order to verify the results of numerical analysis, the hole drilling method (HDM) is performed, to measuring the residual stresses of the test plates in $CO_2$ Flux Cored Arc Welding (FCAW) under various welding conditions. The non-linear transient analysis technique for the numerical analysis in a large and complicate structure is considered. The residual stress of plate in consideration of the welding sequences and directions is evaluated by some numerical simulations and also by experiments. Comparison of numerical analysis results with experimental data shows the accuracy and validity of the proposed method.
This paper focuses on the mesh-size dependency in numerical simulations of reinforced concrete (RC) structures subjected to blast loading. A tensile failure criterion that can minimize the mesh-dependency of simulation results is introduced based on the fracture energy theory. In addition, conventional plasticity based damage models for concrete such as the CSC model and the HJC model, which are widely used for blast analyses of concrete structures, are compared with the orthotropic model that adopts the introduced tensile failure criterion in blast tests to verify the proposed criterion. The numerical predictions of the time-displacement relations at the mid-span of RC beams subjected to blast loading are compared with experimental results. The analytical results show that the numerical error according to the change in the finite element mesh size is substantially reduced and the accuracy of the numerical results is improved by applying a unique failure strain value determined by the proposed criterion.
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2009.09a
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pp.27-50
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2009
This paper describes an adaptive management approach for predicting, monitoring, and controlling ground movements associated with excavations in urban areas. Successful use of monitoring data to update performance predictions of supported excavations depends equally on reasonable numerical simulations of performance, the type of monitoring data used as observations, and the optimization techniques used to minimize the difference between predictions and observed performance. This paper summarizes each of these factors and emphasizes their inter-dependence. Numerical considerations are described, including the initial stress and boundary conditions, the importance of reasonable representation of the construction process, and factors affecting the selection of the constitutive model. Monitoring data that can be used in conjunction with current numerical capabilities are discussed, including laser scanning and webcams for developing an accurate record of construction activities, and automated and remote instrumentations to measure movements. Self-updating numerical models that have been successfully used to compute anticipated ground movements, update predictions of field observations and to learn from field observations are summarized. Applications of these techniques from case studies are presented to illustrate the capabilities of this approach.
In this paper, a study on the residual stress of plate with longitudinal stiffeners is explained in terms of the welding sequences. In order to verify the results of numerical analysis, the hole drilling method (HDM) is performed, to measuring the residual stresses of the test plates in $CO_2$ Flux Cored Arc Welding (FCAW) under various welding conditions. The non-linear transient analysis technique for the numerical analysis in a large and complicate structure is considered. The residual stress of plate in consideration of the welding sequences and directions is evaluated by some numerical simulations and also by experiments. Comparison of numerical analysis results with experimental data shows the accuracy and validity of the proposed method.
Oveisi, Atta;Sukhairi, T. Arriessa;Nestorovic, Tamara
Structural Engineering and Mechanics
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v.67
no.6
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pp.643-658
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2018
In this paper, we introduce a new framework for running the finite element (FE) packages inside an online Loop together with MATLAB. Contrary to the Hardware-in-the-Loop techniques (HiL), in the proposed Software-in-the-Loop framework (SiL), the FE package represents a simulation platform replicating the real system which can be out of access due to several strategic reasons, e.g., costs and accessibility. Practically, SiL for sophisticated structural design and multi-physical simulations provides a platform for preliminary tests before prototyping and mass production. This feature may reduce the new product's costs significantly and may add several flexibilities in implementing different instruments with the goal of shortlisting the most cost-effective ones before moving to real-time experiments for the civil and mechanical systems. The proposed SiL interconnection is not limited to ABAQUS as long as the host FE package is capable of executing user-defined commands in FORTRAN language. The focal point of this research is on using the compiled FORTRAN subroutine as a messenger between ABAQUS/CAE kernel and MATLAB Engine. In order to show the generality of the proposed scheme, the limitations of the available SiL schemes in the literature are addressed in this paper. Additionally, all technical details for establishing the connection between FEM and MATLAB are provided for the interested reader. Finally, two numerical sub-problems are defined for offline and online post-processing, i.e., offline optimization and closed-loop system performance analysis in control theory.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.22
no.4
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pp.328-334
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2012
Power flow finite element method(PFFEM) combining power flow analysis(PFA) with finite element method is efficient for vibration analysis of a built-up structure, and power flow boundary element method(PFBEM) combining PFA with boundary element method is useful for predicting the noise level of a vibrating complex structure. In this paper, the coupled PFFE/PFBE method is used to investigate the vibration and radiated noise of the unmanned underwater vehicle(UUV) in water. PFFEM is employed to analyze the vibrational responses of the UUV, and PFBEM is applied to analyze the underwater radiation noise. The vibrational energy of the structure is treated as an acoustic intensity boundary condition of PFBEM to calculate underwater radiation noise. Numerical simulations are presented for the UUV in water, and reliable results have been obtained.
Estimation of groundwater inflow into underground opening is of critical importance for the design and construction of underground structures. Groundwater inflow into a pilot underground storage facility in China was estimated using analytical equations, numerical modeling and field measurement. The applicability of analytical and numerical methods was examined by comparing the estimated and measured results. Field geological investigation indicated that in local scale the high groundwater inflows are associated with the appearance of open joints, fractured zone or dykes induced by shear and/or tensile tectonic stresses. It was found that 8 groundwater inflow spots with high inflow rates account for about 82% of the total rate for the 9 caverns. On the prediction of the magnitude of groundwater inflow rate, it was found that could both (Finite Element Method) FEM and (Discrete Element Method) DEM perform better than analytical equations, due to the fact that in analytical equations simplified assumptions were adopted. However, on the prediction of the spatial distribution estimation of groundwater inflow, both analytical and numerical methods failed to predict at the present state. Nevertheless, numerical simulations would prevail over analytical methods to predict the distribution if more details in the simulations were taken into consideration.
Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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v.3
no.2
s.9
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pp.119-125
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2003
Water flow in unsaturated soils is affected by two mathematical equations called soil water-characteristic curve and permeability-suction relationship. Soil water-characteristic curve is an equation showing volumetric water content-suction relationship. Many researchers have presented equations for the relationships. This paper illustrates the importance of correctly determining the two relationships when analyzing unsaturated water flows. Results from two methods, Gardner (1958) and Fredlund et al. (1994), are used for comparison purposes. Numerical simulations of water flow by finite element method are performed using the two methods. The results by the numerical simulations are compared with the field data which was obtained from time-domain reflectometry (TDR) probes in Delaware County, Ohio. This data was obtained by the Seasonal Instrumentation Program which is included as a part of the Strategic Highway Research Program (SHRP).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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