Zahira Sadoun;Riadh Bennai;Mokhtar Nebab;Mouloud Dahmane;Hassen Ait Atmane
Structural Monitoring and Maintenance
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v.10
no.4
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pp.315-337
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2023
During the design phase, it is crucial to determine the interface stresses between the reinforcing plate and the concrete base in order to predict plate end separation failures. In this work, a simple theoretical study of interface shear stresses in beams reinforced with P-FGM and E-FGM plates subjected to an arbitrarily positioned point load, or two symmetrical point loads, was presented using the linear elastic theory. The presence of pores in the reinforcing plate distributed in several forms was also taken into account. For this purpose, we analyze the effects of porosity and its distribution shape on the interracial normal and shear stresses of an FGM beam reinforced with an FRP plate under different types of load. Comparisons of the proposed model with existing analytical solutions in the literature confirm the feasibility and accuracy of this new approach. The influence of different parameters on the interfacial behavior of reinforced concrete beams reinforced with functionally graded porous plates is further examined in this parametric study using the proposed model. From the results obtained in this study, we can say that interface stress is significantly affected by several factors, including the pores present in the reinforcing plate and their distribution shape. Additionally, we can conclude from this study that reinforcement systems with composite plates are very effective in improving the flexural response of reinforced RC beams.
In this paper free linear vibration of lattice composite conical shells will be investigated. Lattice composite conical shell consists of composite helical ribs and thin outer skin. A smeared method is employed to obtain the variable coefficients of stiffness of conical shell. The ribs are modeled as a beam and in addition to the axial loads, endure shear loads and bending moments. Therefore, theoretical formulations are based on first-order shear deformation theory of shell. For verification of the obtained results, comparison is made with those available in open literature. Also, using FEM software the 3D finite element model of composite lattice conical shell is built and analyzed. Comparing results of analytical and numerical analyses show a good agreement between them. Some special cases as variation of geometric parameters of lattice part, effect of the boundary conditions and influence of the circumferential wave numbers on the natural frequencies of the conical shell are studied. It is concluded, when mass and the geometrical ratio of the composite lattice conical shell do not change, increment the semi vertex angle of cone leads to increase the natural frequencies. Moreover for shell thicknesses greater than a specific value, the presence of the lattice structure has not significant effect on the natural frequencies. The obtained results have novelty and can be used for further and future researches.
Buckling and post-buckling cases are often occurred in aorta artery because it affected by higher pressure. Also, its stability has a vital importance to humans and animals. The loss of stability in arteries may lead to arterial tortuosity and kinking. In this paper, post-buckling analysis of aorta artery is investigated under axial compression loads on the basis of Euler-Bernoulli beam theory by using finite element method. It is known that post-buckling problems are geometrically nonlinear problems. In the geometrically nonlinear model, the Von Karman nonlinear kinematic relationship is employed. Two types of support conditions for the aorta artery are considered. The considered non-linear problem is solved by using incremental displacement-based finite element method in conjunction with Newton-Raphson iteration method. The aorta artery is modeled as a cylindrical tube with different average diameters. In the numerical results, the effects of the geometry parameters of aorta artery on the post-buckling case are investigated in detail. Nonlinear deflections and critical buckling loads are obtained and discussed on the post-buckling case.
A new method to measure residual stress in micron and nano scale films is described. In the theory it is based on Linear Elastic Fracture Mechanics. And in the techniques it depends on the combined capability of the focused ion beam (FIB) imaging system and of high-resolution digital image correlation (DIC) software. The method can be used for any film material (whether amorphous or crystalline) without thinning the substrate. In the method, a region of the film surface is highlighted and scanning electron images of that region taken before and after a long slot, depth a, is introduced using the FIB. The DIC software evaluates the displacement of the surface normal to the slot due to the stress relaxation by using features on the film surface. To minimize the influence of signal noise and rigid body movement, not a few, but all of the measure displacements are used for determining the real residual stress. The accuracy of the method has been assessed by performing measurements on a nano film of diamond like carbon (DLC) on glass substrate and on micro film of aluminum oxide thermally grown on Fecrally substrate. It is shown that the new method determines the residual stress ${\sigma}_R=-1.73$ GPa for DLC and ${\sigma}_R=-5.45$ GPa for the aluminum oxide, which agree quite well with ones measured independently.
In this paper, a closed-form rigorous solution for interfacial shear stress in simply supported beams strengthened with bonded prestressed E-FGM plates and subjected to an arbitrarily positioned single point load, or two symmetric point loads is developed using linear elastic theory. This improved solution is intended for application to beams made of all kinds of materials bonded with a thin plate, while all existing solutions have been developed focusing on the strengthening of reinforced concrete beams, which allowed the omission of certain terms. The theoretical predictions are compared with other existing solutions. Finally, numerical results from the present analysis are presented to study the effects of various parameters of the beams on the distributions of the interfacial shear stresses. The results of this study indicated that the E-FGM plate strengthening systems are effective in enhancing flexural behavior of the strengthened RC beams.
Based on the random vibration theory, a response spectrum method is developed for seismic response analysis of linear, multi-degree-of-freedom structures under multi-support excitations is developed. Various response quantities, including the mean and variance of the peak response, the response mean frequency, are obtained from proposed combination rules in terms of the mean response spectrum. This method makes it possible to apply the response spectrum to the seismic reliability analysis of structures subjected to multi-support excitations. Considering that the tedious numerical integration is required to compute the spectral parameters and correlation coefficients in above combination rules, this paper further offers simplified procedures for their computation, which enhance dramatically the computational efficiency of the suggested method. The proposed procedure is demonstrated for tow numerical examples: (1) two-span continuous beam; (2) two-tower cabled-stayed bridge by using Monte Carlo simulation (MC). For this purpose, this paper also presents an approach to simulation of ground motions, which can take into account both mean and variation properties of response spectrum. Computed results based on the response spectrum method are in good agreement with Monte Carlo simulation results. And compared with the MSRS method, a well-developed multi-support response spectrum method, the proposed method has an incomparable computational efficiency.
The paper presents quasi-static plane strain FE-simulations of strain localization in reinforced concrete beams without stirrups. The material was modeled with two different isotropic continuum crack models: an elasto-plastic and a damage one. In case of elasto-plasticity, linear Drucker-Prager criterion with a non-associated flow rule was defined in the compressive regime and a Rankine criterion with an associated flow rule was adopted in the tensile regime. In the case of a damage model, the degradation of the material due to micro-cracking was described with a single scalar damage parameter. To ensure the mesh-independence and to capture size effects, both criteria were enhanced in a softening regime by nonlocal terms. Thus, a characteristic length of micro-structure was included. The effect of a characteristic length, reinforcement ratio, bond-slip stiffness, fracture energy and beam size on strain localization was investigated. The numerical results with reinforced concrete beams were quantitatively compared with corresponding laboratory tests by Walraven (1978).
This paper attempts to develop the analytical model of estimating the fatigue damage using a linear elastic fracture mechanics method. The stress history on a welding member, when a truck passed over a bridge, was defined as a block loading and the crack closure theory was used. These theories explain the influence of a load on a structure. This study undertook an analysis of the stress range frequency considering both dead load stress and crack opening stress. A probability method applied to stress range frequency distribution and the probability distribution parameters of it was obtained by Maximum likelihood Method and Determinant. Monte Carlo Simulation which generates a probability variants (stress range) output failure block loadings. The probability distribution of failure block loadings was acquired by Maximum likelihood Method and Determinant. This can calculate the fatigue reliability preventing the fatigue failure of a welding member. The failure block loading divided by the average daily truck traffic is a predictive remaining life by a day. Fatigue reliability analysis was carried out for the welding member of the bottom flange of a cross beam and the vertical stiffener of a steel box bridge by the proposed model. Results showed that the primary factor effecting failure time was crack opening stress. It was important to decide the crack opening stress for using the proposed model. Also according to the 50% reliability and 90%, 99.9% failure times were indicated.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.37
no.4
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pp.66-74
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2000
In this paper, hydroelastic responses of the very large floating structure are studied based on the linear potential theory. A theoretical method is developed to analyze the hydroelastic reponses of very large floating structures(VLFS) using the pressure distribution method and the modal expansion method. The singularities distributed on a zero draft plate at the free surfaces and hydrodynamic pressures are evaluated. The deflections of structure are expanded approximately in terms of natural mode functions of free-free beam. The calculated items are pressure distributions. vertical motions, hydrodynamic coefficients and bending moments of VLFS. The numerical results are compared with those measured by experiments.
Lou, Tiejiong;Wu, Sishun;Karavasilis, Theodore L.;Chen, Bo
Steel and Composite Structures
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v.39
no.1
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pp.21-33
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2021
This paper aims to improve the current state-of-the-art in long-term deflection prediction in steel-concrete composite beams. The efficiency of a time-dependent finite element model based on linear creep theory is verified with available experimental data. A parametric numerical study is then carried out, which focuses on the effects of concrete creep and/or shrinkage, ultimate shrinkage strain and reinforcing bars in the slab. The study shows that the long-term deformations in composite beams are dominated by concrete shrinkage and that a higher area of reinforcing bars leads to lower long-term deformations and steel stresses. The AISC model appears to overestimate the shrinkage-induced deflection. A modified ACI equation is proposed to quantify time-dependent deflections in composite beams. In particular, a modified reduction factor reflecting the influence of reinforcing bars and a coefficient reflecting the influence of ultimate shrinkage are introduced in the proposed equation. The long-term deflections predicted by this equation and the results of extensive numerical analyses are found to be in good agreement.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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