Piezoelectric composite laminates are a powerful material system that offers vast options to improve structural behavior. Successful design of piezoelectric adaptive structures and testing of control laws call for highly accurate, reliable and numerically efficient numerical tools. This paper puts focus onto linear and geometrically nonlinear static and dynamic analysis of smart structures made of such a material system. For this purpose, highly efficient linear 3-node and 4-node finite shell elements are proposed. Both elements employ the Mindlin-Reissner kinematics. The shear locking effect is treated by the discrete shear gap (DSG) technique with the 3-node element and by the assumed natural strain (ANS) approach with the 4-node element. Geometrically nonlinear effects are considered using the co-rotational approach. Static and dynamic examples involving actuator and sensor function of piezoelectric layers are considered.
The static and dynamic rheological behavior of concentrated sodium dodecylsulfate (SDS) stabilized, deformability controllable polydimethylsiloxane (PDMS) emulsions is reported and comparisons made with silica (hard sphere) suspensions. Steady-mode measurements indicate 'hard' (viscoelastic) droplets behave as hard spheres, while 'soft' (viscous) droplets induce structural flexibility of the emulsion against shear. Dynamic-mode measurements reveal that viscoelasticity of droplets provides the great magnitude of elasticity for the 'hard' emulsion, while formation of planar films between droplets is the origin of the elasticity of 'soft' emulsions. Combination of steady and dynamic rheological behavior has enabled depiction of droplet structure evolution in relation to the shear stress applied, especially by taking advantage of the normal force that reflects the transient deformation of droplets.
Ebrahimi, Farzad;Seyfi, Ali;Dabbagh, Ali;Tornabene, Francesco
Structural Engineering and Mechanics
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v.71
no.1
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pp.99-107
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2019
Wave propagation analysis of a porous graphene platelet reinforced (GPLR) nanocomposite shell is investigated for the first time. The homogenization of the utilized material is procured by extending the Halpin-Tsai relations for the porous nanocomposite. Both symmetric and asymmetric porosity distributions are regarded in this analysis. The equations of the shell's motion are derived according to Hamilton's principle coupled with the kinematic relations of the first-order shear deformation theory of the shells. The obtained governing equations are considered to be solved via an analytical solution which includes two longitudinal and circumferential wave numbers. The accuracy of the presented formulations is examined by comparing the results of this method with those reported by former authors. The simulations reveal a stiffness decrease in the cases which porosity influences are regarded. Also, one must pay attention to the effects of longitudinal wave number on the wave dispersion curves of the nanocomposite structure.
Garcia-Galvan, Marylu;Luevanos-Rojas, Arnulfo;Lopez-Chavarria, Sandra;Medina-Elizondo, Manuel;Rivera-Mendoza, Jose Benito
Coupled systems mechanics
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v.11
no.3
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pp.233-257
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2022
This work presents a comparative study between two different models: trapezoidal and T-shaped combined footings. The comparative study between trapezoidal and T-shaped combined footings presented in this paper generatesresultsthat have an unparalleled accuracy for all foundation engineering problems. The main part of this research is to obtain the optimal area, reinforcing steel, and thickness of the trapezoidal and T-shaped combined footings using the new models. The comparison is made for two trapezoidal combined footings and two T-shaped combined footings ofreinforced concrete subjected to the same load.Themain findings are: themodelfortrapezoidal combined footings can be used for rectangular and triangular, and the T-shaped combined footings can be used for rectangular. The structure of the paper is asfollowsfirst a very complete state of the art with extensive referencesthat describesthe methodology used for the different models clearly, presents different numerical examples, results and at the end conclusions.
To better promote the development of fabricated buildings, this paper studies the seismic behavior of precast concrete beam-column bolted joint under vertical low cyclic loading. The experimental results show that cracks appear in the beam-column joint core area. Meanwhile, the concrete and the grade 5.6 bolts are damaged and deformed, respectively. Specifically, the overall structure of the beam-column joint remains intact, and the bolts have good energy dissipation capacity. Based on the experimental study, a new method of beam-column bolted connection is proposed in simulation analysis. The simulation results show that the bolts deform in the core area of the new beam-column joint, which enhances the concrete shear capacity legitimately and protects the T-end of the beam against shear failure. To summarize, both the experimental joint and the simulated joint prolong the service life by replacing the bolts under the seismic loading. The research results provide a reference for applications of the fabricated beam-column joint.
Reinforced concrete frames with a masonry infill panel is a structural typology frequently used worldwide. In seismic cases, the interaction between the masonry infill and the RC frames constitutes one of the most complex subjects in earthquake engineering. In this work, an enhancement of an existing numerical model is proposed to improve the estimation of lateral strength and stiffness of masonry-infilled frame structures and predict their probable failure modes. The proposed improvement is based on attributing corrective coefficients to the shear strength of each diagonal shear spring of the macro element, which simulates the masonry infill. The improved numerical model is validated by comparing the results with those of the original numerical model and with experimental results available in the literature. The enhanced macro element model can be used as a powerful, accessible tool for assessing the capacity and stiffness of masonry-infilled frame structures and predicting their probable failure modes.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.23
no.3
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pp.45-55
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2023
The purpose of this study has a purpose to evaluate shear ability, ductility and energy dissertation of specimens that is to be applied to jacket using wrapping method. The experiments was conducted as a condition that simultaneously applied axial load and transverse force. The results of experiments represent story-displacement ratio, the stiffness, energy dissertation, plastic rotation which mean seismic resistance ablity on structure. And It represents the form of crack ditribution and failure in extreme stages. Based on the results of this experiment, Design examples are given to show the performance evaluation for the column reinforcing of old school buildings using nonlinear analysis is going to be conducted. Therefore, it is possible to apply the seismic retrofit method to public facilities.
In the current examination, a trigonometric shear deformation theory is hired to govern natural frequencies of a functionally graded porous microplate which is covered by two nanocomposite layers. The properties of the structure are varied based on the specified patterns. Utilizing the modified form of couple stress theory for taking the scale effect into account in conjunction with Hamilton's principle, the motion equations are obtained. Then, they are solved via Fourier series functions as an analytical approach. After confirming the results' accuracy, various parameters' effect on the results is investigated. Designing and manufacturing more efficient structures, especially those that are subjected to multi-physical loads can be accounted as findings of this work.
Many numerical methods have been developed since 1961, but unresolved issues remain. This study developed a numerical method to address these issues and determine the coefficients and properties of rotational waves with a shear current in a finite water depth. The number of unknown constants was reduced significantly by introducing a wavelength-independent coordinate system. The reference depth was calculated independently using the shooting method. Therefore, there was no need for partial derivatives with respect to the wavelength and the reference depth, which simplified the numerical formulation. This method had less than half of the unknown constants of the other method because Newton's method only determines the coefficients. The breaking limit was calculated for verification, and the result agreed with the Miche formula. The water particle velocities were calculated, and the results were consistent with the experimental data. Dispersion relations were calculated, and the results are consistent with other numerical findings. The convergence of this method was examined. Although the required series order was reduced significantly, the total error was smaller, with a faster convergence speed.
Studying the propagation characteristics of waves in circular plates has important engineering value. In this paper, graphene sheet reinforced foam (GPLRMF) circular plates are taken as the research object, and the propagation characteristics of shear and bending waves in the structure are analyzed. In the process of research, we assume that the material properties are closely related to temperature, and use the first-order shear deformation theory (FSDT) to establish the dynamic model of GPLRMF circular plates. Considering the simply supported boundary conditions, the relationship between phase velocity/group velocity and wave number was obtained through Laplace transform. Subsequently, the influence of material and geometric parameters on wave propagation characteristics was analyzed, and the results showed that the porosity coefficient and temperature had a significant impact on the characteristics of wave propagation in circular plates.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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