In slender sections there is a substantial post-buckling strength provided after the formation of local buckling waves. These waves happened due to normal stresses or shear stresses or both. In this study, a numerical investigation of the behavior of slender I-section beams in combined pure bending and shear has been described. The studied cases were assumed to be prevented from lateral torsional buckling. To achieve this aim, a finite element model that simulates the geometric and material nonlinear nature of the problem has been developed. Moreover, the initial geometric imperfections were included in the model. Different flange and web width-thickness ratios as well as web panel aspect ratios have been considered to draw complete set of interaction diagrams. Results reflect the interaction behavior between flange and web in resisting the combined action of moments and shear. In addition, the web panel aspect ratio will not significantly affect the combined ultimate shear-bending strength as well as the post local buckling strength gained by the section. Results are compared with that predicted by both the Eurocode 3 and the American Iron and Steel specifications, AISI-2001. Finally, an empirical interaction equation has been proposed.
Concentrated Solar Photovoltaic (CPV) is a promising alternative to conventional solar structures. These solar tracking structures need to be optimized to be competitive against other types of energy production. In particular, the selection of the structural parameters needs to be optimized with regards to the dynamic wind response. This study aims to evaluate the effect of the main structural parameters, as selected in the preliminary design phase, on the wind response and then on the weight of the steel support structure. A parametric study has been performed where parameters influencing dynamic wind response are varied. The study is performed using a semi-deterministic time-domain wind analysis method. Unsteady aerodynamic model is applied for the shape of the CPV structure collector at different configurations in conjunction with a consistent mass-spring-damper model with the corresponding degrees of freedom to describe the dynamic response of the system. It is shown that, unlike the static response analysis, the variation of the peak wind response with many structural parameters is highly nonlinear because of the dynamic wind action. A steel structural optimization process reveals that close attention to structural and site wind parameters could lead to optimal design of CPV steel support structure.
Kim, Jin-Yong;Choi, Yo-Han;Kim, Young-Ki;Lee, Kun-Mo
Proceedings of the KSR Conference
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2007.11a
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pp.6-14
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2007
The objective of this research is to comparative LCA(life cycle assessment) between two different model of Electric Motor Unit(EMU).the environmental impact of Aluminum body Electric Motor Unit(EMU) and Stainless Steel(STS) body Electric Motor Unit(EMU). LCA process consists of four steps which are goal, scope definition, life cycle impact analysis(LCIA) and life cycle interpretation. ISO 14044 provides the LCA standard method which can be conducted by using comparative LCA. From the research it is foung that the Aluminium Body Electric Motor Unit (EMU) is 3.6ton heaver than Stainless Steel(STS) body Electric Motor Unit(EMU). The system boundary of both Electric Motor Unit (EMU) are same life span and travel same distance. These both Electric Motor Unit (EMU) has same kind of environmental impact which is maximum Ozone Depletion(OD). During using period of these two models, the Aluminium Body Electric Motor Unit(EMU) has more global warming(GW) effect but Stainless Steel(STS) body Electric Motor Unit(EMU) has more Ozone Depletion(OD) effect. The above result is obtained by using LCA software PASS verson 3.1.3.
This paper presents the experimental and numerical study on the distribution of transverse and longitudinal residual stresses in cold-formed thick-walled structural steel rectangular hollow sections manufactured by indirect technique. Hole-drilling method is employed to measure the magnitude of the transverse and longitudinal surface residual stress distribution, and the effects of the residual stresses are evaluated qualitatively by sectioning method. It is shown that compared to normal cold-formed thin-walled structural hollow sections (SHS), the cold-formed thick-walled SHS has similar level of residual stress in the flat area but higher residual stresses in the corner and welding areas. Both the transverse and longitudinal residual stresses tend to open the section. In order to predict the surface residual stresses in the corners of the cold-formed thick-walled SHS, an analytical model is developed. 2D finite element simulation of the cold bending process is conducted to validate the analytical approach. It is shown that in analyzing bending for thick-walled sections, shifting of neutral axis must be considered, since it would lead to nonlinear and non-symmetrical distribution of stresses through the thickness. This phenomenon leads to the fact that cold-formed thick-walled SHSs has different distribution and magnitude of the residual stresses from the cold-formed thin-walled SHSs.
A numerical investigation of the impact of steel ductility on the strength and ductility of two-way corner and edge-supported concrete slabs containing low ductility welded wire fabric is presented. A finite element model was developed for the investigation and the results of a series of concurrent laboratory experiments were used to validate the numerical solution. A parametric investigation was conducted using the numerical model to investigate the various factors that influence the structural behavior at the strength limit state. Different values of steel uniform elongation and ultimate to yield strength ratios were considered. The results are presented and evaluated, with emphasis on the strength, ductility, and failure mode of the slabs. It was found that the ductility of the flexural reinforcement has a significant impact on the ultimate load behavior of two-way corner-supported slabs, particularly when the reinforcement was in the form of cold drawn welded wire fabric. However, the impact of the low ductility WWF has showed to be less prominent in structural slabs with higher levels of structural indeterminacy. The load-deflection curves of corner-supported slabs containing low ductility WWF are brittle, and the slabs have little ability to undergo plastic deformation at peak load.
Kim, Jin-Kook;Kim, Sang-Bum;Kim, Heon-Young;Heo, Seung-Jin
Proceedings of the KSME Conference
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2000.11a
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pp.363-369
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2000
Due to environmental problem for reduction in fuel consumption, vehicle emission and etc., many automotive makers are trying to reduce the weight of the vehicle. The most effective way to reduce the weight of vehicle is to use lighter materials, aluminum, plastics. Aluminum Space Frame has many advantages in weight reduction, body stiffness, ease of model change and so on. So, most of automotive manufacturers are attempting to develope Aluminum Space Frame body. For these reasons, we have developed Aluminum Intensive Vehicle based on steel monocoque body with Hyundai Motor Company. We achieved about 30% weight reduction, the stiffness of our model was higher than that of conventional steel monocoque body. In this paper, with optimization using FEM analysis, we could get more weight reduction and body stiffness increase. In the long run, we analyzed by means of simulation using PAM-CRASH to evaluate crush and crash characteristic of Aluminum Intensive Vehicle in comparison to steel monocoque automotive.
In this study, a new sliding contact problem involving an elastomeric seal, a spherical particle and a hard coated steel counterface was modeled to investigate the detailed wear mechanisms related to the sealing surface. The model was also used to design the optimum coating conditions. A three-dimensional finite element contact problem was modeled and analyzed using the nonlinear finite element code, MARC. The deformed steel surface and stress distributions are presented for different coating layers and thicknesses. When the coating thickness is relatively small, the entrapped particle produces surface plastic deformations such as groove and torus. In addition, the sealing surface can be damaged by abrasive wear as well as fatigue wear. For a relatively thick and multi-layered coating, on the other hand, surface plastic deformation does not occur, and the amount of abrasive and fatigue wear is reduced. Therefore, the proposed contact model and results can be used in the design of various sealing systems, further intensive studies are required.
The aim of this experimental research is to investigate the conformity of the four-bolt unstiffened moment end-plate connections consisting of European steel sections which do not meet the limitations specified for beam flange width and overall beam depth in ANSI/AISC 358-10 to the requirements of seismic application. However, the connections are satisfactory with the limitations required by Turkish Earthquake Code. For this purpose, four test specimens were designed and cyclic load was applied to three specimens while one was tested under monotonic loading to provide data for the calibration of the analytical models. The moment-rotation hysteresis loops and the failure modes for all test specimens are presented. A full three-dimensional finite element model is also developed for each test specimen for use to predict their behavior and to provide a tool for generating subsequent extensive parametric studies. The test results show that all specimens performed well in terms of rotation capacity and strength. Finite element models are found to be capable of approximating the cyclic behavior of the extended end-plate connection specimens.
Composite steel-concrete beams are used frequently in situations where axial forces are introduced. Some examples include the use in cable-stayed bridges or inclined members in stadia and bridge approach spans. In these situations, the beam may be subjected to any combination of flexure and axial load. However, modern steel and composite construction codes currently do not address the effects of these combined actions. This study presents an analysis of composite beams subjected to combined loadings. An analytical model is developed based on a cross-sectional analysis method using a strategy of successive iterations. Results derived from the model show an excellent agreement with existing experimental results. A parametric study is conducted to investigate the effect of axial load on the flexural strength of composite beams. The parametric study is then extended to a number of section sizes and employs various degrees of shear connection. Design models are proposed for estimating the flexural strength of an axially loaded member with full and partial shear connection.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.14
no.5
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pp.1349-1355
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1990
By examining the fatigue deformation properties of 12% Cr rotor steel which has been proved to have high fatigue and creep rupture strength around 600deg. C, authors reviewed major fatigue life prediction models such as Manson, Langer and Morrow equations, and following results were obtained. (1) A simple life prediction model for 12% Cr rotor steel was obtained as follows : DELTA..epsilon.$_{t}$ =2.18+.sigma.$_{u}$ /E+ $N^{-0.065}$+ $e^{0.6}$$N^{-0.025}$ This equation shows that fatigue life, N, can be easily determined when total strain range, DELTA..epsilon.$_{t}$ and ultimate tensile strength, .sigma.$_{u}$ are known by simple tension test on the given test conditions. (2) Life prediction equation with equivalent maximum stress, DELTA..sigma./2, corresponding maximum strain in one cycle at room temperature is as follows: DELTA..sigma./w=-7.01logN+96.69+96.69
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[게시일 2004년 10월 1일]
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