A basic study on the lifting lug design has performed through the rational and systematic process. In order to evaluate the proper design-load distribution around lug eye investigation of contact force between lifting lug and shackle pin is performed using non-linear parametric analysis idealized by gap element models. Gap element modeling and nonlinear analysis procedures are illustrated and discussed based on MSC/NASTRAN. Some analysis and design guides are suggested through the consideration of several important effects such as stress distribution pattern, circumferential contact force distribution along the lug eye face, loading share rate between lug main plate and doubler, effect of loading direction, relation between applied force and deflection and size effect of shackle pin radius. Additionally optimum design studies are performed and general trends according to the variation of design parameters are suggested.
Enhanced three-dimensional finite elements for geometrically nonlinear analysis of cable-supported structures are presented. The cable element, derived by using the concept of an equivalent modulus of elasticity and assuming the deflection curve of a cable as catenary function, is proposed to model the cables. The stability functions for a frame member are modified to obtain a numerically stable solution. Various numerical examples are solved to illustrate the versatility and efficiency of the proposed finite element model. It is shown that the finite elements proposed in this study can be very useful for geometrically nonlinear analysis as well as free vibration analysis of three-dimensional cable-supported structures.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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1998.10a
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pp.109-116
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1998
The method of vibration analysis used is the one developed by the senior author. He developed and reported, in 1974, a simple but exact method of calculating the natural frequency of beam and tower structures with irregular cross-sections and attached mass/masses. Since 1989, this method has been extended to two-dimensional problems with several types of given conditions and has been reported at several international conferences. This method uses the deflection influence surfaces. The finite difference method is used for this purpose, in this paper. In order to reduce the pivotal points required, the three simultaneous partial differential equations of equilibrium with three dependent variables, w, M$_{x}$, and $M_{y}$, are used instead of the one forth order partial differential equation. By neglecting the M$_{x}$ terms, the size of the matrices needed to solve the resulting linear equations are reduced to two thirds of the "non-modified" equations.tions.
A mathematical model for the nonlinear dynamics of a rotating beam with flexible root attached to a rotating hub with elastic foundation is developed. The model is developed based on the large planar and flexural deformation theory and the potential energy method to account for axial shortening due to bending deformation. In addition the exact nonlinear curvature is used in the system potential energy. The Lagrangian dynamics and the assumed mode method is used to derive the nonlinear coupled equations of motion hub rotation, beam tip deflection and hub horizontal and vertical displacements. The derived nonlinear model is simulated numerically and the results are presented and discussed for the effect of root flexibility, hub stiffness, torque type, torque period and excitation frequency and amplitude on the dynamic behavior of the rotating beam-hub and on its stability.
In the present work, an analytical solution for the static analysis of laminated composites, functionally graded and sandwich singly and doubly curved panels on the rectangular plan-form, subjected to uniformly distributed transverse loading is presented. Mathematical formulation is based on the higher order shear deformation theory and principle of virtual work is applied to derive the equations of equilibrium subjected to small deformation. A solution methodology based on the fast converging finite double Chebyshev series is used to solve the linear partial differential equations along with the simply supported boundary condition. The effect of span to thickness ratio, radius of curvature to span ratio, stacking sequence, power index are investigated. The accuracy of the solution is checked by the convergence study of non-dimensional central deflection and moments. Present results are compared with those available in the literature.
Softening function is the primary input for modeling the fracture of concrete when the cohesive crack approach is used. In this paper, based on the laboratory data on notched beams, an inverse algorithm is proposed that can accurately find the softening curve of the concrete. This algorithm uses non-linear finite element analysis and the damage-plasticity model. It is based on the kinematics of the beam at the late stages of loading. The softening curve, obtained from the corresponding algorithm, has been compared to other softening curves in the literature. It was observed that in determining the behavior of concrete, the usage of the presented curve made accurate results in predicting the peak loads and the load-deflection curves of the beams with different concrete mixtures. In fact, the proposed algorithm leads to softening curves that can be used for modeling the tensile cracking of concrete precisely. Moreover, the advantage of this algorithm is the low number of iterations for converging to an appropriate answer.
This paper shows the results of a series of model tests on the behavior of single flexible pile, which is subjected to lateral load, in non-homogeneous Nak-Dong River sands, consisting of two layers. The purpose of the present paper is to investigate the effects of ratio of lower layer thickness to embedded pile length, ratio of soil modulus of upper layer to lower one, and pile head constraint condition on the characteristics of lateral behavior of single pile. These effects can be quantified only by the results of model tests. Based on the results of model tests, in non-homogeneous sand, it was found that the lateral behavior depends upon the ratio of soil modulus of upper layer to lower one. And, in respect of deflection, it was found that the relationship between the deflection ratio of non-homogeneous to homogeneous sand and the ratio of lower layer thickness to embedded pile length can be fitted to exponential function of H/L and lateral load by model tests results. Also, in respect of maximum bending moment, it was found that the relationship H/L and $MBM_{fixed-head}/MBM_{free-head}$ can be fitted to linear function of H/L by model test results.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.16
no.3
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pp.47-58
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2016
Cable network system is a flexible lightweight structure which curved cables can transmit only tensile forces. The weight of cable roof dramatically can reduce when the length becomes large. The cable network system is too flexible, most cable systems are stabilized by pretension forces. The tensile force of cable system is greatly influenced by the sag ratio and pretension forces. Determining initial sag ratio of cable roof system is essential in a design process of cable structures. Final sag ratio and pretension depends on initial installed sag and on proper handling during installation. The design shape of cable system has an affect on the sag and pretension, and must be determined using well-defined design philosophy. This paper is carried out the comparative data of the deflection and tensile forces on the geometric non-linear analysis of cable network systems according to sag ratio. The study of cable network system is provided to technical informations for the design of a large span cable roof, analytical results are compared with the results of other researchers. Structural nonlinear analysis of systems having cable elements is relatively complex than other rigid structural systems because displacements are large as a reason of flexibility, initial prestress is applied to cables in order to increase the rigidity, and then divergence of nonlinear analysis occurs rather frequently. Therefore, cable network systems do not exhibit a typical nonlinear behavior, iterative method that can handle geometric nonlinearities are necessary.
Md. Akter, Hosen; Mohd Zamin, Jumaat;A.B.M. Saiful, Islam;Khalid Ahmed, Al Kaaf;Mahaad Issa, Shammas;Ibrahim Y., Hakeem;Mohammad Momeen, Ul Islam
Structural Engineering and Mechanics
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v.85
no.2
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pp.179-195
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2023
The performance of reinforced concrete (RC) beam specimens strengthened using a newly proposed Side Near Surface Mounted (S-NSM) technology was investigated experimentally in this work. In addition, analytical and nonlinear finite element (FE) modeling was exploited to forecast the performance of RC members reinforced with S-NSM utilizing steel bars. Five (one control and four strengthened) RC beams were evaluated for flexural performance under static loading conditions employing four-point bending loads. Experimental variables comprise different S-NSM reinforcement ratios. The constitutive models were applied for simulating the non-linear material characteristics of used concrete, major, and strengthening reinforcements. The failure load and mode, yield and ultimate strengths, deflection, strain, cracking behavior as well as ductility of the beams were evaluated and discussed. To cope with the flexural behavior of the tested beams, a 3D non-linear FE model was simulated. In parametric investigations, the influence of S-NSM reinforcement, the efficacy of the S-NSM procedure, and the structural response ductility are examined. The experimental, numerical, and analytical outcomes show good agreement. The results revealed a significant increase in yield and ultimate strengths as well as improved failure modes.
Kim, Kun Woo;Lee, Jae Wook;Jang, Jin Seok;Oh, Joo Young;Kang, Ji Heon;Kim, Hyung Ryul;Yoo, Wan Suk
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.41
no.1
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pp.31-40
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2017
Absolute nodal coordinate formulation was developed in the mid-1990s, and is used in the flexible dynamic analysis. In the process of deriving the equation of motion, if the order of polynomial referring to the displacement field increases, then the degrees of freedom increase, as well as the analysis time increases. Therefore, in this study, the primary objective was to reduce the analysis time by transforming the dimensional equation of motion to a non-dimensional equation of motion. After the shape function was rearranged to be non-dimensional and the nodal coordinate was rearranged to be in length dimension, the non-dimensional mass matrix, stiffness matrix, and conservative force was derived from the non-dimensional variables. The verification and efficiency of this non-dimensional equation of motion was performed using two examples; cantilever beam which has the exact solution about static deflection and flexible pendulum.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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