In this study, nonlinear analysis of steel plane frame was performed using the refined plastic hinge method of advanced analysis techniques. In deterioration of stiffness in plastic zone, influences by flexural bending, residual stress, geometrical non-linearity, and semi-rigid connection are considered. And also, further reduced tangent modulus was used for geometrical non-linearity, top and seat angle were chosen for semi-rigid connection. Furthermore, 3 parameter power model was used for moment-rotation behaviour of beam to column connection. The loading conditions are combined with axial and lateral force and the inverse triangle distribution of lateral and eight type of analytical models were used in analysis. The results of analyses were compared with semi-rigid and rigid connection on behaviour of numerical analysis models. And also, the behaviors of frame with changes of semi-rigidity were analyzed by using the results obtained from MIIDAS-GENw.
Gandhi, V.C. Sathish;Kumaravelan, R.;Ramesh, S.;Sriram, K.
Structural Engineering and Mechanics
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v.53
no.5
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pp.1051-1066
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2015
The study aims on the effect of material dependency in elastic- plastic contact models by contact analysis of sphere and flat contact model and wheel rail contact model by considering the material properties without friction. The various materials are selected for the analysis based on Young's modulus and yield strength ratio (E/Y). The simulation software 'ANSYS' is employed for this study. The sphere and flat contact model is considered as a flattening model, the stress and strain for different materials are estimated. The simulation of wheel-rail contact model is also performed and the results are compared with the flattening model. The comparative study has also been extended for finding out the mean contact pressure for different materials the E/Y values between 150 and 660. The results show that the elastic-plastic contact analysis for materials up to E/Y=296.6 is depend on the nature of material properties and also for this material the mean contact pressure to yield strength reaches 2.65.
The objective of this analytical study is to calculate the elasto-plastic stresses of Functionally Graded (FG) hyperbolic disc subjected to uniform temperature. The material properties (elastic modulus, thermal expansion coefficient and yield strength) and the geometry (thickness) of the disc are assumed to vary radially with a power law function, but Poisson's ratio does not vary. FG disc material is assumed to be non-work hardening. Radial and tangential stresses are obtained for various thickness profile, temperature and material properties. The results indicate that thickness profile and volume fractions of constituent materials play very important role on the thermal stresses of the FG hyperbolic discs. It is seen that thermal stresses in a disc with variable thickness are lower than those with constant thickness at the same temperature. As a result of this, variations in the thickness profile increase the operation temperature. Moreover, thickness variation in the discs provides a significant weight reduction. A disc with lower rigidity at the inner surface according to the outer surface should be selected to obtain almost homogenous stress distribution and to increase resistance to temperature. So, discs, which have more rigid region at the outer surface, are more useful in terms of resistance to temperature.
Erkmen, R. Emre;Gowripalan, Nadarajah;Sirivivatnanon, Vute
Computers and Concrete
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v.19
no.3
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pp.315-323
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2017
Within the context of continuum mechanics, inelastic behaviours of constitutive responses are usually modelled by using phenomenological approaches. Elasto-plastic damage modelling is extensively used for concrete material in the case of progressive strength and stiffness deterioration. In this paper, a review of the main features of elasto-plastic damage modelling is presented for uniaxial stress-strain relationship. It has been reported in literature that the influence of Alkali-Silica Reaction (ASR) can lead to severe degradations in the modulus of elasticity and compression strength of the concrete material. In order to incorporate the effects of ASR related degradation, in this paper the constitutive model of concrete is based on the coupled damage-plasticity approach where degradation in concrete properties can be captured by adjusting the yield and damage criteria as well as the hardening moduli related parameters within the model. These parameters are adjusted according to results of concrete behaviour from the literature. The effect of ASR on the dynamic behaviour of a beam and a column are illustrated under moving load and cyclic load cases.
Wood plastic composite (WPC) is a green composite made of wood flour and thermoplastics to provide better performance by removing the defects of both wood and plastics. However, relatively low thermal stability and poor fire resistance of wood and plastics included in WPC have been still issues in using WPC as a building material for interior applications. This study investigated the effect of environmentally-friendly flame retardants (EFFRs) on the mechanical, thermal, morphological, and water absorption properties of wood flour (WF)/talc/polypropylene (PP) composites in comparison with neat PP. The whole EFFRs-filled WF/talc/PP composites showed higher values in flexural strength, flexural modulus, and impact strength compared to neat PP. In thermal properties, aluminum hydroxide (AH)-filled composite showed a $36^{\circ}C$ reduction in maximum thermal decomposition temperature ($T_{max}$) compared to neat PP, but magnesium hydroxide (MH) played an important role in improving thermal stability of filled composite by showing the highest $T_{max}$. From this research, it can be said that MH has potentials in reinforcing PP-based WPCs with improvement of thermal stability.
Resistance spot welding process is completed in very short time and there are many factors affecting on the generation of heat. It is difficult to control these experimental factors and monitor distribution of the temperature and stresses in the experimental analysis case. and too much time and expense are required for the experimental trials to fine proper welding condition. So numerical analyses have been attempted steadily, but most numerical analyses on the resistance spot welding are mainly focused on thermal behavior. Therefore, in this paper, the numerical analysis of mechanical behavior as well as heat conduction is carried out for the spot welding process. For this numerical analysis, axial symmetric computer program for the spot welding analysis by F.E.M. has been developed considering heat conduction and thermal elastic-plastic theory. Material properties depending on temperature such as density, heat conductivity, heat expansion coefficient, specific heat, yield stress, elastic modulus, and specific resistance are considered. Using the results of temperature distribution obtained from heat conduction analysis, the thermal elastic-plastic analysis is carried out to clarify mechanical behavior of spot welded specimen. In order to evaluate the effect of residual stresses, numerical analyses are carried out under tension-shear load in two cases respectively; one with residual stress, the other without residual stresses.
Kim Ji-soo;Yang Hyeon-yun;Yun Jon-do;Cho Sang-bong
Korean Journal of Materials Research
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v.14
no.6
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pp.436-442
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2004
Elastic and plastic deformation behaviors of the high purity aluminum and the silica glass were studied using nanoindentation and finite element analysis(FEA) techniques. Berkovich- and cone-type indenters were used for the nanoindentation test. Deformation behaviors and nanoindent profiles of elastic, elastic-plastic or plastic materials were clearly visualized by FEA simulation. Effects of the penetration depth and strain hardening on the deformation behavior were examined. Pile-up and sink-in behaviors were studied by using FEA technique. Degree of pile-up or sink-in was found to be a function of the ratio of elastic modulus to yield strength of materials. FEA was found to be an effective method to study deformation behaviors of materials under nanoindentation, especially in the case when pile-up or sink-in phenomena occurred.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.48
no.1
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pp.61-68
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2006
The p-version nonlinear finite element model has been developed to analyze the nonlinear behavior of simply supported RC slabs strengthened with carbon fiber reinforced plastic sheets. The shape function is adopted with integral of Legendre polynomials. The compression model of concrete is based on the Kupfer's yield criterion, hardening rule, and crushing condition. The cracking behavior is modeled by a smeared crack model. In this study, the fixed crack approach is adopted as being geometrically fixed in direction once generated. Each steel layer has a uniaxial behavior resisting only the axial force in the bar direction. Identical behavior is assumed fur tension and compression of steel according to the elastic modulus. The carbon fiber reinforced plastic sheets are considered as reinforced layers of equivalent thickness with uniaxial strength and rigidity properties in the present model. It is shown that the proposed model is able to adequately predicte the displacement and ultimate load of nonlinear simply supported RC slabs by a patch with respect to reinforcement ratio, thickness and angles of CFRP sheets.
Kim, Dae-Geon;Cha, Hun;Choi, Sang-Hwan;Moon, Kyeong-Sik
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2014.11a
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pp.11-12
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2014
In this study, fundamental properties of concrete mixed with fiber has been analysed. Compressive strength, tensile strength and plastic shrinkage has been tested to conduct the optimum addition ratio of fiber. Effect to control press concrete's cracking has been tested. The following results could be made as the conclusion. For the flowability, slump decreased about 41-79% when all types of fiber used in the concrete. When the addition ratio of fiber is 1.2%, the slump of concrete decreased about 45%. For the strength properties. all the specimens with different addition ratio of fiber shown higher compressive strength comparing with Plain. Comparing with Plain, cracking decreased when the fiber added. Especially, when NY fiber used in the concrete, the plastic shrinkage did not occurred. In addition, Latex modified concrete(LMC) has improved superior physical and chemical properties. The properties of latex, combined with the low water-cement ratio, produce a concrete that has improved flexural, tensile, and bond strength, lower modulus of elasticity, increased freeze-thaw resistance, and reduced permeability compared to conventional concrete of similar mix design.
The shaking table tests were conducted on two small-scale models (Model 1 and Model 2) to examine the earthquake-induced damage of a concrete gravity dam, which has been planned for the construction with the recommendation of the peak ground acceleration of the maximum credible earthquake of 0.42 g. This study deals with the numerical simulation of shaking table tests for two smallscale dam models. The plastic damage constitutive model is used to simulate the crack/damage behavior of the bentonite-concrete mixture material. The numerical results of the maximum failure acceleration and the crack/damage propagation are compared with experimental results. Numerical results of Model 1 showed similar crack/damage propagation pattern with experimental results, while for Model 2 the similar pattern was obtained by considering the modulus of elasticity of the first and second natural frequencies. The crack/damage initiated at the changing point in the downstream side and then propagated toward the upstream side. Crack/damage accumulation occurred in the neck area at acceleration amplitudes of around 0.55 g~0.60 g and 0.65 g~0.675 g for Model 1 and Model 2, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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