FormWorks-Plus is a generalized public domain user-friendly preprocessor developed to facilitate the process of creating finite element models for structural analysis programs. The lack of a graphical user interface in most academic analysis programs forces users to input the structural model information into the standard text files, which is a time-consuming and error-prone process. FormWorks-Plus enables engineers to conveniently set up the finite element model in a graphical environment, eliminating the problems associated with conventional input text files and improving the user's perception of the application. In this paper, a brief overview of the FormWorks-Plus structure is presented, followed by a detailed explanation of the main features of the program. In addition, demonstration is made of the application of FormWorks-Plus in combination with VecTor programs, advanced nonlinear analysis tools for reinforced concrete structures. Finally, aspects relating to the modelling and analysis of three case studies are discussed: a reinforced concrete beam-column joint, a steel-concrete composite shear wall, and a SFRC shear panel. The unique mixed-type frame-membrane modelling procedure implemented in FormWorks-Plus can address the limitations associated with most frame type analyses.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2001.10a
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pp.303-310
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2001
We propose the framework which directly links shell finite element to the free form surface geometric modeling. For the development of a robust shell element, a first order shear deformable shell theory and partial mixed variational functional are provided. Bubble functions are included in the shape function of displacement to improve the performance of the developed element. The Spline/NURBS is used to generate the general free form of parameterized shell surfaces. The proposed shell finite element model linked with NURBS surface representation provides efficiency for design and analysis. Numerical examples are given in order to assess the accuracy of the performances of the proposed element.
In this work the mixed mode I/III fracture of sandstone has been studied experimentally and numerically. The experimental work used three-point bending specimens containing pre-existing cracks, machined at various inclination angles so as to achieve varying proportions of mode I to mode III loading. Dimensionless stress intensity factors were calculated using the extended finite element method (XFEM) for and compared with existing results from literature calculated using conventional finite element method. A total of 28 samples were used to conduct the fracture test with 4 specimens for each of 7 different inclination angles. The fracture load and the geometry of the fracture surface were obtained for different mode mixities. Prediction of the fracture loads and the geometry of the fracture surface were made using XFEM coupled with a cohesive zone model (CZM) and showed a good comparison with the experimental results.
de Freitas, J.A. Teixeira;de Almeida, J.P. Moitinho;Peraira, E.M.B. Ribeiro
Structural Engineering and Mechanics
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v.4
no.6
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pp.655-678
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1996
The paper reports on alternative hybrid/mixed formulations being developed by the Structural Analysis Research Group of Institute Superior T$\acute{e}$cnico. These formulations open the scope and increase the power of the finite element method by allowing different fields to be independently approximated, within certain consistency criteria, and by enhancing the use of a wide range of approximation functions. They have been applied to the analysis of 2-D problems, laminar structures and solids, using different constitutive relations, both in quasi-static and dynamic regimes. The fundamental properties of the formulations are identified and assessed and their performance is illustrated using simple, linear applications.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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v.15
no.1
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pp.57-65
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2011
In this paper, a good quality mesh generation for the finite element method is investigated for artificial hip joint simulations. In general, bad meshes with a large aspect ratio or mixed elements can give rise to excessively long computational running times and extremely high errors. Typically, hexahedral elements outperform tetrahedral elements during three-dimensional contact analysis using the finite element method. Therefore, it is essential to mesh biologic structures with hexahedral elements. Four meshing schemes for the finite element analysis of an artificial hip joint are presented and compared: (1) tetrahedral elements, (2) wedge and hexahedral elements, (3) open cubic box hexahedral elements, and (4) proposed hexahedral elements. The proposed meshing scheme is to partition a part before seeding so that we have a high quality three-dimensional mesh which consists of only hexahedral elements. The von Mises stress distributions were obtained and analyzed. We also performed mesh refinement convergence tests for all four cases.
This paper employed a systematic analysis using a 2-D hybrid special finite element containing an edge crack in order to describe the fracture behavior of spot-welds in automotive structures. The 2-D hybrid special finite element is derived form a mixed formulation with a complex potential function with the description of the singularity of a stress field. The hybrid special finite element containing an edge crack can give a better description of its singularity with only one hybrid element surrounding one crack. The advantage of this special element is that it can greatly simplify the numerical modeling of the spot welds. Some numerical examples demonstrate the validity and versatility of the present analysis method. The lap-shear, lap-tension and angle-clip specimens are analyzed and some useful fracture parameters such as the stress intensity factor and the initial direction of crack growth are obtained simultaneously.
This study presents a 4 node, 11 DOF/node plate element based on higher order shear deformation theory for lamina composite plates. The theory accounts for parabolic distribution of the transverse shear strain through the thickness of the plate. Differential field equations of composite plates are obtained from energy methods using virtual work principle. Differential field equations of composite plates are obtained from energy methods using virtual work principle. These equations were transformed into the operator form and then transformed into functions with geometric and dynamic boundary conditions with the help of the Gâteaux differential method, after determining that they provide the potential condition. Boundary conditions were determined by performing variational operations. By using the mixed finite element method, plate element named HOPLT44 was developed. After coding in FORTRAN computer program, finite element matrices were transformed into system matrices and various analyzes were performed. The current results are verified with those results obtained in the previous work and the new results are presented in tables and graphs.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.23
no.6
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pp.703-714
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2010
This paper proposes an approach for staged finite element modeling with coupled seepage and stress analysis. The stage modeling is based on the predefined inter-relationship between the base model and the unit stage models. A unit stage constitutes a complete finite element model, of which the geometries and attributes are subject to changes from stage to stage. The seepage analysis precedes the mechanical stress analysis at every stage. Division of the wet and dry zone and the pore pressures are evaluated from the seepage analysis and used in determining input data for the stress analysis. The results of the stress analysis may also be associated with the pore water pressures. For consolidation analysis, the pore pressure and the displacement variables are mixed in a coupled matrix equation. The time marching solution produces the dissipation of excess pore pressure and variation of stresses with passage of time. For undrained analysis, the excess pore pressures are computed from the stress increment due to loading applied in the unit stage and are used in revising the hydraulic head. The solution results of a unit stage are inherited and accumulated to the subsequent stages through the relationship of the base model and the individual unit stages. Implementation of the proposed approach is outlined on the basis of the core procedures, and numerical examples are presented for demonstration of its application.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.18
no.3
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pp.624-634
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1994
A numerical method which combines equal-order velocity-pressure formulation originated from SIMPLE algorithm and streamline upwinding method has been developed. To verify the proposed numerical method, we considered the lid-driven cavity flow and backward facing step flow. The trend of convergence history is stable up to the error criterion beyond which the maximum value of error is oscillatory due4 to the round-off error. In the present study, all results were obtained with the single precision calculation up to the given error criterion and it was found to be sufficient for our purpose. The present results were then compared with existing experimental results using laser doppler velocimetry and numerical results using finite difference method and mixed interpolation finite element method. It has been shown that the present method gives accurate results with less memories and execution time than the coventional finite element method.
The paper processed settlement analysis using Finite Elements Method(FEM). Because Stress Distribution Ratio has to be decreased, for settlement analysis of soft clay deposit improved by sand compaction piles(SCP). Back analysis was processed comparing the measured settlements of laboratory model tests and finite element analysis where the SCP treated area was assumed as mixed ground with clay deposit rather than being a composite ground. The paper proposes a methodology which employs a compression index($C_c$) for settlement analysis of soft clay deposit improved by sand compaction piles from the back analysis. This approach is applied to a field measurement case(A revetment founded on the SCP improved clay deposit with the replacement ratio of 45%).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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