Al Jawahery, Mohammed S.;Cevik, Abdulkadir;Gulsan, Mehmet Eren
Advances in concrete construction
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v.13
no.1
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pp.45-69
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2022
This paper investigates the shear behavior of reinforced concrete haunched beams (RCHBs) without stirrups. The research objective is to study the effectiveness of the ideal steel fiber (SF) ratio, which is used to resist shear strength, besides the influence of main steel reinforcement, compressive strength, and inclination angles of the haunched beam. The modeling and analysis were carried out by Finite Element Method (FE) based on a software package, called Atena-GiD 3D. The program of this study comprises two-part. One of them consists of nine results of experimental SF RCHBs which are used to identify the accuracy of FE models. The other part comprises 81 FE models, which are divided into three groups. Each group differed from another group by the area of main steel reinforcement (As) which are 226, 339, and 509 mm2. The other parameters which are considered in each group in the same quantities to study the effectiveness of them, were steel fiber volumetric ratios (0.0, 0.5, and 1.0)%, compressive strength (20.0, 40.0, 60.0) MPa, and the inclination angle of haunched beam (0.0°, 10.0°, and 15.0°). Moreover, the parametric analysis was carried out on SF RCHBs to clarify the effectiveness of each parameter on the mechanical behavior of SF RCHBs. The results show that the correlation coefficient (R2) between shear load capacities of FE proposed models and shear load capacities of experimental SF RCHBs is 0.9793, while the effective inclination angle of the haunched beam is 10° which contributes to resisting shear strength, besides the ideal ratio of steel fibers is 1% when the compressive strength of SF RCHBs is more than 20 MPa.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.20
no.5
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pp.85-95
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2021
Structure design sensitivity was evaluated using the orthogonal array experimental method for passive-type deck support frame (DSF) developed for float-over installation of the offshore plant. Moreover, approximation characteristics were also reviewed based on various meta-models. The minimum weight design of the DSF is significantly important for securing both maneuvering performance and buoyancy of a ship equipped with the DSF and guaranteeing structural design safety. The performance strength of the passive type DSF was evaluated through structure analysis based on the finite element method. The thickness of main structure members was applied to design factors, and output responses were considered structure weight and strength performances. Quantitative effects on the output responses for each design factor were evaluated using the orthogonal array experimental method and analysis of variance. The optimum design case was also identified from the orthogonal array experiment results. Various meta-models, such as Chebyshev orthogonal polynomial, Kriging, response surface method, and radial basis function-based neural network, were generated from the orthogonal array experiment results. The results of the orthogonal array experiment were validated using the meta-modeling results. It was found that the radial basis function-based neural network among the meta-models could approximate the design space of the passive type DSF with the highest accuracy.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.3A
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pp.323-330
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2008
The ship collision analysis of steel pile group as protection system of bridge in navigable waterways was performed to analyze the structural characteristics of protective structure during ship collision. The analysis encompassed finite element modeling of ship and pile, modeling of material non-linearity, hard impact analysis, displacement-based analysis and soft impact analysis for collision scenarios. Through the analysis of hard impact with a rigid wall, impact load for each collision type of ship bow was estimated. In the displacement-based analysis the estimate of energy which protection system can absorb within its maximum horizontal clearance so as to secure bridge pier from vessel contact during collision was performed. Soft impact analysis for various collision scenarios was conducted and the collision behaviors of vessel and pile-supported protection system were reviewed for the design of protection system. The understanding of the energy dissipation mechanism of pile supported structure and colliding vessel would give us the optimized design of protective structure.
Magdy I. Salama;Jong Wan Hu;Ahmed Almaadawy;Ahmed Hamoda;Basem O. Rageh;Galal Elsamak
Steel and Composite Structures
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v.50
no.6
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pp.627-641
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2024
This paper presents an experimental and numerical study to investigate the behavior of the precast segmental concrete beams (PSCBs) utilizing high-strength concrete (HSC) connected in the zone of the maximum bending moment using steel extended endplate connections (EECs). The experimental study consisted of five beams as follows: The first beam was the control beam for comparison, which was an unconnected one-piece beam made of HSC. The other four other beams consisted of two identical pieces of precast concrete. An important point to be noted is that at the end of each piece, a steel plate was used with a thickness of 10 mm. Moreover, this steel plate was welded to the lower and upper reinforcing bars of the beam. Furthermore, the steel plate was made to connect the two pieces using the technique of EECs. Several variables were taken in these four beams, whether from the shape of the connection or enhancing the behavior of the connection using the post-tensioning technique. EECs without stiffeners were used for some of the tested beams. The behavior of these connections was improved using stiffeners and shear bolts. To get accurate results, a comparison was made between the behaviors of the five beams. Another important point to be noted is that Abaqus and SAP2000 programs were used to investigate the behavior of PSCBs and to ensure the accuracy of the modeling process which showed a good agreement with the experimental results. Additionally, the simplified modeling using SAP2000 was able to model the nonlinear behavior of PSCBs connected using steel EECs. It was found that the steel pre-tensioned bolted EECs, reinforced with steel stiffeners and shear anchors, could be used to connect the precast HSC segmental beams via the internal pre-stressing technique.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.34
no.5
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pp.583-588
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2010
The nonlinearity and high deformability of rubber make accurate analysis of the behavior of cord-rubber composites a challenging task. Some researchers have adopted the third phase between cord and rubber and have carried out three-phase modeling. However, it is difficult to determine the thickness and properties of the interface in cord-rubber composites. In this study, a two-dimensional finite-element method (2D FEM) is used to investigate the effective and normalized moduli of cord-rubber composites having interfaces of various thicknesses; this model takes into account the 2D generalized plane strain and a plane strain element. The neo-Hookean model is used for the properties of rubber, several interface properties are assumed and three loading directions are selected. It is found that the properties and thickness of the interface can affect the nonlinearity and the effective modulus of cord-rubber composites.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.38
no.1
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pp.89-94
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2014
The high Young's modulus and tensile strength of carbon nanotubes has attracted great attention from the research community given the potential for developing super-strong, super-stiff composites with carbon nanotube reinforcements. Over the decades, the strength and stiffness of carbon nanotube-reinforced polymer nanocomposites have been researched extensively. However, unfortunately, such strong composite materials have not been developed yet. It has been reported that the efficiency of load transfer in such systems is critically dependent on the quality of adhesion between the nanotubes and the polymer chains. In addition, the waviness and orientation of the nanotubes embedded in a matrix reduce the reinforcement effectiveness. In this study, we carried out performed micromechanics-based numerical modeling and analysis by varying the geometry of carbon nanotubes including their aspect ratio, orientation, and waviness. The results of this analysis allow for a better understanding of the load transfer capabilities of carbon nanotube-reinforced polymer composites.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.39
no.1
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pp.1-11
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2002
In this paper, new simple method for the calculation of depletion region under complex geometry and general purpose numerical simulator that could handle this were developed and applied in the analysis of SCM with nanoscale tip, which is a promising tool for high resolution dopant profiling. Our simple depletion region seeking algorithm alternatively switches material of elements to align ionized element boundary with contour of zero potential. To prove the validity of our method we examined whether our results satisfy the definition of depletion region and compared those with known values of un junction and MOS structure. By modeling of capacitance based on the shape of depletion region and potential distribution, we could calculate the CV curve and dC/dV curve between silicon substrate and nanoscale SCM tip.
Park, Jeong-Hyun;Lee, Dong-Kyu;Park, Sang-Hu;Park, Ki-Hong;Ha, Byeong-Kuk;Kim, Hyeong-Sik
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.29
no.11
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pp.1228-1235
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2012
A refrigerator has many components which are made from diverse materials such as metal, polymer, plastic, and rubber. So, it generally requires much time and efforts to build up an analysis model in finite element analysis. In this work, to reduce the computational time and efforts a simplified modeling method was proposed for the analysis of a refrigerator. Occasionally, a stick-slip noise occurs in a refrigerator due to relative slip between shelf and inner-case. When we solve the problem by a FE analysis, we should model the structures with detail for considering the contact conditions; by this reason, too many efforts are consumed in the conventional analysis method. Through this work, we shows the concept of simplifying approach and a good agreement with the results of a real model analysis. And also, the evaluation of the proposed method and the application of contact analysis using the simplified model are discussed.
Enajar, Adnan F.;Jacklin, Ryan B.;El Damatty, Ashraf A.
Wind and Structures
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v.28
no.3
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pp.181-190
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2019
Light-frame wood structures have the ability to carry gravity loads. However, their performance during severe wind storms has indicated weakness with respect to resisting uplift wind loads exerted on the roofs of residential houses. A common failure mode observed during almost all main hurricane events initiates at the roof-to-wall connections (RTWCs). The toe-nail connections typically used at these locations are weak with regard to resisting uplift loading. This issue has been investigated at the Insurance Research Lab for Better Homes, where full-scale testing was conducted of a house under appropriate simulated uplift wind loads. This paper describes the detailed and sophisticated numerical simulation performed for this full-scale test, following which the numerical predictions were compared with the experimental results. In the numerical model, the nonlinear behavior is concentrated at the RTWCs, which is simulated with the use of a multi-linear plastic element. The analysis was conducted on four sets of uplift loads applied during the physical testing: 30 m/sincreased by 5 m/sincrements to 45 m/s. At this level of uplift loading, the connections exhibited inelastic behavior. A comparison with the experimental results revealed the ability of the sophisticated numerical model to predict the nonlinear response of the roof under wind uplift loads that vary both in time and space. A further component of the study was an evaluation of the load sharing among the trusses under realistic, uniform, and code pressures. Both the numerical model and the tributary area method were used for the load-sharing calculations.
Purpose: In this paper, we construct a detailed three-dimensional interface element using a three-dimensional analysis program, and evaluate the composite behavior stability of the connector by applying physical properties such as the characteristics of general members and those of reinforced members Method: The analytical model uses solid elements, including non-linear material behavior, to complete the modeling of beam structures, circular flanges, bolting systems, etc. to the same dimensions as the design drawing, with each member assembled into one composite behavior linkage. In order to more effectively control the uniformity and mesh generation of other element type contact surfaces, the partitioning was performed. Modeled with 50 carbon steel materials. Results: It shows the displacement, deformation, and stress state of each load stage by the contact adjoining part, load loading part, fixed end part, and vulnerable anticipated part by member, and after displacement, deformation, The effect of the stress distribution was verified and the validity of the design was verified. Conclusion: Therefore, if the design support of the micro pile is determined based on this result, it is possible to identify the Vulnerable Parts of the composite behavior connector and the degree of reinforcement.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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