A pilot study has been conducted to guide the development of a finite element modeling formulation for the analysis of architectural glass curtain walls under in-plane lateral load simulating earthquake effects. This pilot study is one aspect of ongoing efforts to develop a general prediction model for glass cracking and glass fallout for architectural glass storefront and curtain wall systems during seismic loading. For this study, the ANSYS finite element analysis program was used to develop a model and obtain the stress distribution within an architectural glass panel after presumed seismic movements cause glass-to-frame contact. The analysis was limited to static loading of a dry-glazed glass curtain wall panel. A mock-up of the glass curtain wall considered in the analysis with strain gages mounted at select locations on the glass and the aluminum framing was subjected to static loading. A comparison is made between the finite element analysis predicted strain and the experimentally measured strain at each strain gage location.
This paper describes the design and behaviour of cold-formed stainless steel slender circular hollow section columns. The columns were compressed between fixed ends at different column lengths. The investigation focused on large diameter-to-plate thickness (D/t) ratio ranged from 100 to 200. An accurate finite element model has been developed. The initial local and overall geometric imperfections have been included in the finite element model. The material nonlinearity of the cold-formed stainless steel sections was incorporated in the model. The column strengths, load-shortening curves as well as failure modes were predicted using the finite element model. The nonlinear finite element model was verified against test results. An extensive parametric study was carried out to study the effects of cross-section geometries on the strength and behaviour of stainless steel slender circular hollow section columns with large D/t ratio. The column strengths predicted from the parametric study were compared with the design strengths calculated using the American Specification, Australian/New Zealand Standard and European Code for cold-formed stainless steel structures. It is shown that the design strengths obtained using the Australian/New Zealand and European specifications are generally unconservative for the cold-formed stainless steel slender circular hollow section columns, while the American Specification is generally quite conservative. Therefore, design equation was proposed in this study.
Ultra-high performance fiber reinforced concrete (UHPFRC) is a composite building material with high ductility, fatigue resistance, fracture toughness, durability, and energy absorption capacity. The aim of this study is to develop a nonlinear finite element model that can simulate the response of the UHPFRC beam exposed to impact loads. A nonlinear finite element model was developed in ABAQUS to simulate the real response of UHPFRC beams. The numerical results showed that the model was highly successful to capture the experimental results of selected beams from the literature. A parametric study was carried out to investigate the effects of reinforcement ratio and impact velocity on the response of the UHPFRC beam in terms of midpoint displacement, impact load value, and residual load-carrying capacity. In the parametric study, the nonlinear analysis was performed in two steps for 12 different finite element models. In the first step, dynamic analysis was performed to monitor the response of the UHPFRC beam under impact loads. In the second step, static analysis was conducted to determine the residual load-carrying capacity of the beams. The parametric study has shown that the reinforcement ratio and the impact velocity affect maximum and residual displacement value substantially.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.20
no.2
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pp.181-190
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2007
The linkage framework of surface geometric modeling based on the NURBS and shell finite element analysis is developed in this study. In the geometrically exact shell finite element analysis, the accuracy of the analysis strongly depends upon the accurate computation of the surface geometric quantities. Therefore if we obtain the necessary geometric quantities from the NVRBS surface equation, it's possible to construct the effective linkage framework of surface modeling in the CAD systems and shell finite element analysis using geometrically exact shell finite element. Besides, the linkage framework can be applied to the analysis of general and complex surfaces as well as simple surfaces. In this study, the shell surfaces are generated by interpolating given set of data points based on the NURBS surfaces. These data points usually can be obtained from surface scanning. But the representations of the generated NURBS surface are not same to one another. The accuracy depends on the chosen parameterization methods used in NURBS. Therefore, it is needed to select the suitable parameterization method according to the geometry of the surfaces. To verify the performance and accuracy of our developed linkage framework, we solve several well-known benchmark problems and assess the performance of the developed method.
Gamino, Andre Luis;Bittencourt, Tulio Nogueira;de Oliveira e Sousa, Jose Luiz Antunes
Computers and Concrete
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v.6
no.3
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pp.187-202
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2009
This paper focuses on the flexural behavior of RC beams externally strengthened with Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRP) fabric. A non-linear finite element (FE) analysis strategy is proposed to support the beam flexural behavior experimental analysis. A development system (QUEBRA2D/FEMOOP programs) has been used to accomplish the numerical simulation. Appropriate constitutive models for concrete, rebars, CFRP and bond-slip interfaces have been implemented and adjusted to represent the composite system behavior. Interface and truss finite elements have been implemented (discrete and embedded approaches) for the numerical representation of rebars, interfaces and composites.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2008.04a
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pp.172-176
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2008
In this paper, three dimensional linear conforming variable-finite elements are presented with the aid of a smoothed integration (a class of stabilized conforming nodal integration), for mnltiscale mechanics problems. These elements meet the desirable properties of an interpolation such as the Kronecker delta condition, the partition of unity condition and the positiveness of interpolation function. The necessary condition of linear exactness is fully relaxed by employing the smoothed integration, which renders us to meet the linear exactness in a straightforward manner. This novel element description extend the category of the conventional finite elements space to ration type function space and give the flexibility on the number of nodes of element which are fixed in the conventional finite elements. Several examples are provided to show the convergence and the accuracy of the proposed elements, and to demonstrate their potential with emphasis on the multiscale mechanics problems such as global/local analysis, nonmatching contact problems, and modeling of composite material with defects.
Inversitgated in this study are the modal characteristics of the eccentric cylindrical shells with fluid-filled annulus. Theoretical method is developed to find the natural frequencies of the shell using the finite Fourier expansion and their results are compared with those of finite element method to verify the validation of the method developed. The effect of eccentricity on the modal characteristics of the shells is investigated using a finite element modeling.
Investigated in this study are the modal characteristics of the coaxial cylindrical shells with fluid-filled annulus. Theoretical method is developed to find the natural frequencies of the shell using the finite Fourier series expansion, and their results are compared with those of finite element method to verify the validation of the method developed. The effect of the fluid-filled annulus and the boundary conditions on the modal characteristics of the coaxial shells is investigated using a finite element modeling.
Welding processes cause undesirable problems, such as residual stresses and deformations due to the thermal loads imposed by local heating, melting, and cooling processes. This paper presents a computational modeling technique to simulate the Gas Metal Arc Welding (GMAW) process, emphasizing the effect of the melting bead on the residual stress distribution. Both a three-bar analogy and a three-dimensional thermo-mechanical finite element analysis are carried out in order to explain the effect. Element (de)activation, enthalpy, and adjustment of the reference temperature of thermal strain are considered with respect to the effect of the weld filler metal added to the base metal during a thermo-elastic-plastic analysis. Stress distributions obtained by the present study are compared with measured values and available data from other studies. The effect of the melting bead on the residual stress distribution is discussed and demonstrated.
Present study deals with the development of finite element based solution methodology to investigate active control of dynamic response of delaminated composite shells with piezoelectric sensors and actuators. The formulation is based on first order shear deformation theory and an eight-noded isoparametric element is used. A coupled piezoelectric-mechanical formulation is used in the development of the constitutive equations. For modeling the delamination, multipoint constraint algorithm is incorporated in the finite element code. A simple negative feedback control algorithm coupling the direct and converse piezoelectric effects is used to actively control the dynamic response of delaminated composite shells in a closed loop employing Newmark's time integration scheme. The validity of the numerical model is demonstrated by comparing the present results with those available in the literature. A number of parametric studies such as the locations of sensor/actuator patches, delamination size and its location, radius of curvature to width ratio, shell types and loading conditions are carried out to understand their effect on the transient response of piezoceramic delaminated composite shells.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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