This paper develops a new method for estimating the elastic-plastic buckling strength of the truss structures under the static and seismic loads. Firstly, a new method for estimating the buckling strength of the truss structures was derived based on the buckling strength of the representative member considering the parameters, such as the structure configurations, boundary conditions, etc. Secondly, the new method was verified through the buckling strength estimation and the finite element method (FEM) analysis of the single member models, portal frame models and simple truss models. Finally, the method was applied to evaluate the buckling strength of a simple truss structure under seismic load, and the failure loads between the proposed method and the FEM were analyzed reasonably. The results show that the new method is feasible and reliable for structure engineers to estimate the buckling strengths of the truss structures under the static loads and seismic loads.
Mohammed El Sallah Zagane;Abdelmadjid Moulgada;Murat Yaylaci;Sahli Abderahmen;Mehmet Emin Ozdemir;Ecren Uzun Yaylaci
Structural Engineering and Mechanics
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v.86
no.5
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pp.635-645
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2023
This study aims to simulate the mechanical behavior of the total prosthesis model of Charnley (CMK3) by the 3D finite element method and to determine the state of the stresses in the femoral components (prosthesis, cement, and bone). The components are subjected to a dynamic load due to three activities (normal walking, climbing stairs, and standing up a chair). Static loading is by selecting the maximum load for the same activities mentioned. The results show that the maximum stresses in the proximal part of the cement are very important. Moreover, new results obtained for different parameters were discussed in detail. It is understood that current research provides important lessons for the surgeon to contribute to the clinical diagnosis of durable implantations and a better understanding of the process of bone remodeling and bone prosthesis.
This article presents strain gradient elasticity-based procedures for static bending, free vibration and buckling analyses of functionally graded rectangular micro-plates. The developed method allows consideration of smooth spatial variations of length scale parameters of strain gradient elasticity. Governing partial differential equations and boundary conditions are derived by following the variational approach and applying Hamilton's principle. Displacement field is expressed in a unified way to produce numerical results in accordance with Kirchhoff, Mindlin, and third order shear deformation theories. All material properties, including the length scale parameters, are assumed to be functions of the plate thickness coordinate in the derivations. Developed equations are solved numerically by means of differential quadrature method. Proposed procedures are verified through comparisons made to the results available in the literature for certain limiting cases. Further numerical results are provided to illustrate the effects of material and geometric parameters on bending, free vibrations, and buckling. The results generated by Kirchhoff and third order shear deformation theories are in very good agreement, whereas Mindlin plate theory slightly overestimates static deflection and underestimates natural frequency. A rise in the length scale parameter ratio, which identifies the degree of spatial variations, leads to a drop in dimensionless maximum deflection, and increases in dimensionless vibration frequency and buckling load. Size effect is shown to play a more significant role as the plate thickness becomes smaller compared to the length scale parameter. Numerical results indicate that consideration of length scale parameter variation is required for accurate modelling of graded rectangular micro-plates.
Lei, Jun;Lozano-Galant, Jose Antonio;Xu, Dong;Zhang, Feng-Liang;Turmo, Jose
Smart Structures and Systems
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v.30
no.4
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pp.339-351
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2022
Evaluating the current condition of existing structures is of primary importance for economic and safety reasons. This can be addressed by Structural System Identification (SSI). A reliable static SSI depends on well-designed sensor configuration and loading cases, as well as efficient parameter estimation algorithms. Static SSI by the Measurement Error-Minimizing Observability Method (MEMOM) is a model-based deterministic static SSI method that could estimate structural parameters from static responses. In the current state of the art, this method is only applicable when structures are subjected to one loading case. This might lead to lack of information in some local regions of the structure (such as the null curvatures zones). To address this issue, the SSI by MEMOM using multiple loading cases is proposed in this work. Observability equations obtained from different loading cases are concatenated simultaneously and an optimization procedure is introduced to obtain the estimations by minimizing the discrepancy between the predicted response and the measured one. In addition, a Genetic-Algorithm (GA)-based Optimal Sensor Placement (OSP) method is proposed to tackle the OSP problem under multiple static loading cases for the very first time. In this approach, the Fisher Information Matrix (FIM)'s determinant is used as the metric of the goodness of sensor configurations. The numerical examples of a 3-span continuous bridge and a 13-story frame, are analyzed to validate the applicability of the extended SSI by MEMOM and the GA-based OSP method.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics D
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v.35D
no.7
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pp.48-55
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1998
We propose a new static current source model and parameter extraction method for AlGaAs/GaAs HBT. The proposed model has 9 parameters describing internal currents and are experessed with the physically meaningful parameters.The proposed parameter extraction method uses the measured dC IV curves and does not need the gummel plt data and any optimization process. the constructed model based on the proposed method predicts the measured data well.
In designing underground structure such as tunnels, estimating geotechnical characteristics of the ground is one of the most important and difficult tasks. In this paper, a methodology that can identify geotechnical parameters using only field-measured relative convergence displacements is presented. By using only relative convergence measurement data, inevitable errors in absolute convergence estimation can be avoided and in turn the parameter estimation process can be simplified. The methodology utilizes sensitivity relationship between static displacement measurements and geotechnical parameters. The feasibility and applicability of the proposed methodology is verified via a 3-d numerical example of a tunnel structure.
Lee Tae-Eun;Kang Hee-Jong;Kim Kwon-Sik;Lee Byoung-Koo
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2005.04a
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pp.79-86
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2005
This paper deals with the static optimal shapes of simple beams which are subjected to a vertical point load. The area and second moment of inertia of the regular polygon cross-section of the tapered beams are determined, which have always same volume and same length for the parabolic taper. The differential equation governing the elastic curve is derived using the small deflection theory and solved numerically. By using the numerical results of deflections, rotations and bending stresses of such beams, the optimal shapes, namely, optimal section ratios, of the beams subjected to a single point load according to variation of load position parameters are determined and presented in the figures. Examples of the static optimal shapes for beams with a single load and multiple loads are reported. The design process of this study can be used directly for the minimum weight design of simple beams.
Load bearing structural members in a wide variety of applications accumulate damage over their service life. From a standpoint of both safety and performance, it is desirable to monitor the occurrence, location, and extent of such damage. Structures require complicated element models with a number of degrees of freedom in structural analysis. During experiment much effort and cost is needed for measuring structural parameters. The sparseness and errors of measured data have to be considered during the parameter estimation Of Structures. In this paper we introduces damage identification algorithm by a system identification(S.I) using static and dynamic response. To study the behaviour of the estimators in noisy environment Using Monte Carlo simulation and a data measured perturbation scheme is adopted to investigate the influence of measurement errors on identification results. The assessment result by static and dynamic response were compared, and the efficiency and applicabilities of the proposed algorithm are demonstrated through simulated static and dynamic responses of a truss bridge. The assessment results by each method were compared and we could observe that the 5.1 method is superior to the other conventional methods.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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1993.04b
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pp.108-113
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1993
The material for the machine tool structure should have high static stiffiness and damping in its property to improve both the static and dynamic performances. The static stiffness of a machine tool can be inceased by using either higher modulus material in the structure of a machine tool. However, the machine tool structrue with high stiffness but low damping is vulnerable to vibration at the resonance frequencies of the structure . For the high precision and highsped machine tool structure, therefore, the high damping capacity is most important in order to suppress vibration. The damping of a machine tool can not be increased by increasing the static stiffness. The best way to increase the damping capacity of the machine tool structure is to use a composite material which is composed of on material with high stiffness with low damping and another material with low stiffness with high damping. Therefore, in this paper, the bed of the ultra high precision grinding machine for mirror surface machining of brittle materials such as ceramics and composite materials was designed and manufactured with the epoxy concrete material. The epoxy concrete material was prepared by mixing epoxy resin with different size sands and gravels. The modulus, compressive strength, coefficient of thermal expansion, specific heat, and damping factor were measured by varying the compaction ratio, sizes and contents of the ingredients to assess the effect of the processing parameters on the mechanical properties of the material. Based of the measured properties, the prototype epoxy resin concrete bed for the mirror surface CNC grinding machine was designed and manufactured.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2004.05a
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pp.748-752
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2004
Fluid dynamic bearings (FDBs) have been replacing ball bearings of the HDD spindle motor very rapidly. But there are several demerits of HDB, such as high friction torque, variable viscosity of the fluid lubricant depending on operating temperature, low stiffness, and etc. Eccentricity is one of the major parameters which affects the static and dynamic characteristics. As the static eccentricity is larger, the stiffness and the damping coefficients become bigger. But friction torque is relatively unaffected by the static eccentricity. This research proposes a new type of journal bearing with asymmetric journal grooves which results in better dynamic characteristics. The static and dynamic characteristics of the new journal bearing are investigated by solving the Reynolds' equation with FEM, and the transient analysis is performed to predict the dynamic behavior of rotor by solving the equations of motion of a HDD spindle system with Runge-Kutta method. The result shows that the proposed Journal bearings have much bigger stiffness and damping coefficients compared with the conventional symmetric ones. And consequently, it has smaller whirl radius and tilting angle.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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