Seddighi, Mehdi;Barkhordari, Mohammad A.;Hosseinzadeh, S.A.A.
Steel and Composite Structures
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v.33
no.5
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pp.729-746
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2019
The nonlinear behavior of single- and multi-story steel plate shear walls (SPSWs) strengthened with three different patterns of fiber reinforced polymer (FRP) laminates (including single-strip, multi-strip and fully FRP-strengthened models) is studied using the finite element analysis. In the research, the effects of orientation, width, thickness and type (glass or carbon) of FRP sheets as well as the system aspect ratio and height are investigated. Results show that, despite an increase in the system strength using FRP sheets, ductility of reinforced SPSWs is decreased due to the delay in the initiation of yielding in the infill wall, while their initial stiffness does not change significantly. The content/type/reinforcement pattern of FRPs does affect the nonlinear behavior characteristics and also the mode and pattern of failure. In the case of multi-strip and fully FRP-strengthened models, the use of FPR sheets almost along the direction of the infill wall tension fields can maximize the effectiveness of reinforcement. In the case of single-strip pattern, the effectiveness of reinforcement is decreased for larger aspect ratios. Moreover, a relatively simplified and approximate theoretical procedure for estimating the strength of SPSWs reinforced with different patterns of FRP laminates is presented and compared with the analytical results.
This paper presents a finite element (FE) model for predicting the nonlinear response and behavior of a reinforced concrete T-beam deficient in shear under cyclic loading. Cracking loads, failure loads, response hysteresis envelopes and crack patterns were used as bench mark for comparison between experimental and FE results. A parametric study was carried out to predict the optimum combination of the open and close crack shear transfer coefficients (${\beta}_t$ and ${\beta}_c$) of the constitutive material model for concrete. It is concluded that when both shear transfer coefficients are equal to 0.2 the FE results gave the best correlation with the experimental results. The results were also verified on a rectangular shear deficient beam (R-beam) tested under cyclic loading and it is concluded that the variation of section geometry has no effect on the optimum choice of the values of shear transfer coefficients of 0.2. In addition, a parametric study based on the variation of concrete compressive strength, was carried out on the T-beam and it is observed that the variation of concrete compressive strength has little effect on the deflection. Further conclusions and observations were also drawn.
Nonlinearity and anisotropy of soil should be considered for the exact prediction of deformation before the failure state. In this study, a new constitutive model is developed in which the nonlinearity of soil is formulated by Ramberg-Osgood equation and the soil anisotropy is implemented by the cross-anisotropic elasticity. Nonlinear anisotropic model and other models for comparison are used to analyze the simple boundary value problems and the circular footing problem. In the results, the anisotropic ratio of elastic modulus is a key value for the bulk modulus of soil, the coeffcient of earth pressure at rest, and the slope of effective stress paths. Furthermore, it is found that the nonlinearity of soil considering the in-situ stresses has the great influence on the magnitude of settlements.
In our country, domestic species can not be used as a structural member because we have not yet grading system. So, to utilize as a basic data of grading system, bending test and numerical modelling on structural member were conducted in this study. 35 of Douglas-fir, 2" ${\times}$ 6", span 2.4 m were tested for the bending properties, and Ansys software was used to analyze the numerical modelling on the structural members. The data of knots were inspected and applied in numerical modelling. To obtain the accuracy of analysis, nonlinear numerical analysis was carried out instead of linear numerical analysis. Ultimate load had a wide range from 4883N to 11,738 N, and maximum deformation also had a range from 26 mm to 68 mm. Average of ultimate load was 8,616 N, and that of maximum deformation was 48 mm. The distinctive features of failure types were simple tension type and cross-grain tension type. Ulitmate load and maximum deformation from numerical modelling were 7,504 N and 37 mm. The numerical modelling drawn by this study is available to all species, and reasonable prediction on the bending performance is possible with only some material properties.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.17
no.1
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pp.216-223
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2000
A robot arm with free joints has some advantages over conventional ones. A light weight and low power consumed arm can be made by a reduction of the number of joint actuators. And this arm can easily overcomes actuator failure due to unexpected accident. In general such underactuated arm does not have controllability because of the lack of joint actuators. The two-link arm with a free joint introduced in this paper is also uncontrollable in the sense of linear system theory. However, the linearized system sometimes can not represent the inherent dynamic behavior of the nonlinear system. In this paper the dynamic characteristics of the two-link arm with a free joint in view of global motion including damping and friction effect of the joints is investigated. In the case of considering only the damping effect, the controllable goal positions are confined to a specific trajectories. But in the case of considering the friction effect, the system can be controlled to arbitrary positions using the friction of the free joint as a holding brake. Also numerical example of position control is presented.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.20
no.3
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pp.149-156
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2003
The estimation of fatigue limit for the component with complicated shape is difficult than of standard fatigue specimen, due to complex test equipment. So, we substitute maximum principle stress from FEM results for fatigue limit diagram made by standard fatigue specimen. Then we can estimate endurance safety of component with high trust. The static stress analysis, the nonlinear contact stress analysis and the model analysis for turbine blade is performed by ANSYS ver. 5.6. the comparison of maximum static stress around hole with maximum contact stress between pun and hole can make the cause of fracture for turbine blade clear. The difference of fatigue limit between fatigue test by standard specimen and in-service mechanical components is due to surface roughness and machining condition etc. In in-service mechanical components, Goodman diagram has to consider surface roughness for failure analysis. To find fracture mechanism of torison-mounted blade in nuclear plant. This study performs the static stress, the nonlinear contact stress and the modal analysis on torison-mounted blade with finite element method and makes the estimation for safety of turbine blade.
The energization of high voltage transmission lines and transformers, that is an inevitable process in most countries as the first restorative action for wide-area blackout, may induce overvoltages such as sustained overvoltage, transient overvoltage and harmonic resonant overvoltage. And these may cause damages to power system equipments or failure of surge arresters. The harmonic resonant overvoltage originates in switching operations and nonlinear characteristics of equipments. Actually it is difficult to predict the occurrence of harmonic overvoltage, since they result from nonlinear characteristics of transformers and other equipments. This paper describes the analysis of domestic primary restorative transmission system using PSCAD/EMTDC. The harmonic resonance is verified and the solution to prevent harmonic resonance is proposed in this paper. As a result, the PSCAD/EMTBC simulation showed slightly conflictive results that had been presented by IEEE Power System Restoration Working Group report.
This paper presents a discussion of the Finite Element Analysis (FEA) when applied for the analysis of concrete elements reinforced with glass fibre reinforced polymer (GFRP) bars. The purpose of such nonlinear FEA model development is to create a tool that can be used for numerical parametric studies which can be used to extend the existing (and limited) experiment database. The presented research focuses on the numerical analyses of concrete beams reinforced with GFRP longitudinal and shear reinforcements. FEA of concrete members reinforced with linear elastic brittle reinforcements (like GFRP) presents unique challenges when compared to the analysis of members reinforced with plastic (steel) reinforcements, which are discussed in the paper. Specifically, the behaviour and failure of GFRP reinforced members are strongly influenced by the compressive response of concrete and thus modelling of concrete behaviour is essential for proper analysis. FEA was performed using the commercial software ABAQUS. A damaged-plasticity model was utilized to simulate the concrete behaviour. The influence of tension, compression, dilatancy, mesh, and reinforcement modelling was studied to replicate experimental test data of beams previously tested at the University of Waterloo, Canada. Recommendations for the finite element modelling of beams reinforced with GFRP longitudinal and shear reinforcements are offered. The knowledge gained from this research allows for the development of a rational methodology for modelling GFRP reinforced concrete beams, which subsequently can be used for extensive parametric studies and the formation of informed recommendations to design standards.
Motivated by the demand of seismic protection of museum collections and development of performance-based seismic design guidelines, this paper investigates the seismic fragility of sliding artifacts based on incremental dynamic analysis and three-dimensional finite element model of the artifact-showcase-museum system considering nonlinear behavior of the structure and contact interfaces. Different intensity measures (IMs) for seismic fragility assessment of sliding artifacts are compared. The fragility curves of the sliding artifacts in both freestanding and restrained showcases placed on different floors of a four-story reinforced concrete frame structure are developed. The seismic sliding fragility of the artifacts within a real-world museum subjected to bi-directional horizontal ground motions is also assessed using the proposed IM and engineering demand parameter. Results show that the peak floor acceleration including only values initiating sliding is an efficient IM. Moreover, the sliding fragility estimate for the artifact in the restrained showcase increases as the floor level goes higher, while it may not be true in the freestanding showcase. Furthermore, the artifact is more prone to sliding failure in the restrained showcase than the freestanding showcase. In addition, the artifact has slightly worse sliding performance subjected to bi-directional motions than major-component motions.
This study is to evaluate the seismic capacity of the fire-damaged cabinet facility in a nuclear power plant (NPP). A prototype of an electrical cabinet is modeled using OpenSees for the numerical simulation. To capture the nonlinear behavior of the cabinet, the constitutive law of the material model under the fire environment is considered. The experimental record from the impact hammer test is extracted trough the frequency-domain decomposition (FDD) method, which is used to verify the effectiveness of the numerical model through modal assurance criteria (MAC). Assuming different temperatures, the nonlinear time history analysis is conducted using a set of fifty earthquakes and the seismic outputs are investigated by the fragility analysis. To get a threshold of intensity measure, the Monte Carlo Simulation (MCS) is adopted for uncertainty reduction purposes. Finally, a capacity estimation model has been proposed through the investigation, which will be helpful for the engineer or NPP operator to evaluate the fire-damaged cabinet strength under seismic excitation. This capacity model is presented in terms of the High Confidence of Low Probability of Failure (HCLPF) point. The results are validated by the proper judgment and can be used to analyze the influences of fire on the electrical cabinet.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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