The effect of temperature dependent material properties on the free vibration of FG porous beams is investigated in the present paper. A quasi-3D shear deformation solution is used involves only three unknown function. The mechanical properties which are considered to be temperature-dependent as well as the porosity distributions are assumed to gradually change along the thickness direction according to defined law. The beam is supposed to be simply supported and lying on variable elastic foundation. The differential equation system governing the free vibration behavior of porous beams is derived based on the Hamilton principle. Navier's method for simply supported systems is then used to determine and compute the frequencies of FG porous beam. The results of the present formulation are validated by comparing with those available literatures. Finally, the effects of several parameters such as porosity distribution and the parameters of variable elastic foundation on the free vibration behavior of temperature-dependent FG beams are presented and discussed in detail.
In the present paper, a simple quasi-3D integral higher-order beam theory (HBT) is presented, in which both shear deformation and thickness stretching effects are included for mechanical analysis of advanced composite beams with simply supported boundary conditions, handling mainly bending, buckling, and free vibration problems. The kinematics is based on a novel displacement field which includes the undetermined integral terms and the parabolic function is used in terms of thickness coordinate to represent the effect of transverse shear deformation. The governing equilibrium equations are drawn from the dynamic version of the principle of virtual work; whereas the solution of the problem is obtained by assuming a Navier technique for simply supported advanced composite beams subjected to sinusoidally and uniformly distributed loads. The correctness of the present computational method is checked by comparing the obtained numerical results with quasi-3D solutions found in the literature and with those provided by other shear deformation beam theories. It can be confirmed that the proposed model, which does not involve any shear correction factor, is not only accurate but also simple and useful in solving the static and dynamic response of advanced composite beams.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.35
no.4
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pp.801-814
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2015
In this study, a statically simple indeterminate strut-tie model is proposed for the rational analysis and design of simply supported prestressed concrete beams by reflecting all characteristics of nonlinear structural behavior and load transfer mechanisms. In addition, a load distribution ratio that allows to transform the proposed indeterminate strut-tie model to a determinate model is also suggested to help structural designers conduct the structural analysis and design of simply supported prestressed concrete beams by using the strut-tie model method of current design codes. For verifying of the validity of the proposed model and load distribution ratio, the ultimate strengths of 47 simply supported prestressted concrete beams tested to failure were estimated and the results were compared with those by the strut-tie model methods of current design codes.
This paper focuses on geometrically non-linear static analysis of a simply supported beam made of hyperelastic material subjected to a non-follower transversal uniformly distributed load. As it is known, the line of action of follower forces is affected by the deformation of the elastic system on which they act and therefore such forces are non-conservative. The material of the beam is assumed as isotropic and hyperelastic. Two types of simply supported beams are considered which have the following boundary conditions: 1) There is a pin at left end and a roller at right end of the beam (pinned-rolled beam). 2) Both ends of the beam are supported by pins (pinned-pinned beam). In this study, finite element model of the beam is constructed by using total Lagrangian finite element model of two dimensional continuum for a twelve-node quadratic element. The considered highly non-linear problem is solved by using incremental displacement-based finite element method in conjunction with Newton-Raphson iteration method. In order to use the solution procedures of Newton-Raphson type, there is need to linearized equilibrium equations, which can be achieved through the linearization of the principle of virtual work in its continuum form. In the study, the effect of the large deflections and rotations on the displacements and the normal stress and the shear stress distributions through the thickness of the beam is investigated in detail. It is known that in the failure analysis, the most important quantities are the principal normal stresses and the maximum shear stress. Therefore these stresses are investigated in detail. The convergence studies are performed for various numbers of finite elements. The effects of the geometric non-linearity and pinned-pinned and pinned-rolled support conditions on the displacements and on the stresses are investigated. By using a twelve-node quadratic element, the free boundary conditions are satisfied and very good stress diagrams are obtained. Also, some of the results of the total Lagrangian finite element model of two dimensional continuum for a twelve-node quadratic element are compared with the results of SAP2000 packet program. Numerical results show that geometrical nonlinearity plays very important role in the static responses of the beam.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1995.04a
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pp.245-250
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1995
Steel effects on creep deformation of prestressed concrete structues are investigated by a parametric study. Prestressed steel ratio, Prestressed steel distribution, initial flexural stress gradient, and modular ratio are selected as parameters. Sectional analysis for the beam section of parameter combination is performed to find curvatrue change due to creep. Based on the investigation, long-term curvature formulas from regression analysis are proposed. Application of the furmulas to simply supported prostressed concrete beam shows the effect of steel on deflection.
A new method(EVF method) is applied to get lower bounds to frequencies of rotating uniform beams which are clamped or simply supported at one end and free at the other. For the upper bounds, the Rayleigh-Ritz method is employed. Numerical results are presented.
In this paper, an improved theoretical solution for interfacial stress analysis is presented for simply supported concrete beam bonded with a sandwich FGM plate. Interfacial stress analysis is presented for simply supported concrete beam bonded with a sandwich plate. This improved solution is intended for application to beams made of all kinds of materials bonded with a thin plate, while all existing solutions have been developed focusing on the strengthening of reinforced concrete beams, which allowed the omission of certain terms. It is shown that both the normal and shear stresses at the interface are influenced by the material and geometry parameters of the composite beam. A numerical parametric study was performed for different simulated cases to assess the effect of several parameters. Numerical comparisons between the existing solutions and the present new solution enable a clear appreciation of the effects of various parameters. The results of this study indicated that the FGM sandwich panel strengthening systems are effective in enhancing flexural behavior of the strengthened RC beams.
Nafissa Zouatnia;Lazreg Hadji;Hassen Ait Atmane;Mokhtar Nebab;Royal Madan;Riadh Bennai;Mouloud Dahmane
Coupled systems mechanics
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v.13
no.4
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pp.359-373
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2024
The present study aims to investigate the free vibration of bi-directional functionally graded (BDFG) beams using a refined shear deformation (RSD) theory. Power law variation of material composition was considered along thickness and longitudinal directions. The beams are considered simply supported. The methodology adopted is the Hamilton principle and the governing equation was solved using Navier's method for simply supported boundary conditions. A metal-ceramic combination of materials was used to provide gradation as per power law variation. The equivalent elasticity modulus and density of BDFG were computed using the rule of mixture. The results of the study were related to published works and found to be a good match. The effect of grading parameters in the thickness and longitudinal direction was studied to investigate its impact on the natural frequency.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1998.04b
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pp.573-578
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1998
Recently, the Carbon Fiber Sheet(CFS) is widely used to strengthen the RC beams. But the behaviour of the RC beams which is strengthened with the CFS is not clearly defined yet. So, in this study we experimented with simply supported RC beams strengthened with the CFS, under monotonic loads. We included three parameters in this experiment which are the number of the sheets, the length of the sheets, and the existence of the anchor bolts. We investigated the strength effect of the RC beams by adhesion of the CFS, and the strengthening effect of CFS as to the respective parameters.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2004.11a
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pp.385-388
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2004
To understand of size effect in high-strength reinforced concrete continuous deep beams, 6 specimens with section overall depth ranging from 400 to 720mm were tested. Test results indicated that the size effect of continuous deep beams is slightly greater than in simply supported deep beams.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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