Garg, A.;Mukhopadhyay, T.;Chalak, H.D.;Belarbi, M.O.;Li, L.;Sahoo, R.
Steel and Composite Structures
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v.44
no.5
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pp.707-720
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2022
In the present work, bending and free vibration analyses of multilayered functionally graded (FG) graphene platelet (GPL) and fiber-reinforced hybrid composite beams are carried out using the parabolic function based shear deformation theory. Parabolic variation of transverse shear stress across the thickness of beam and transverse shear stress-free conditions at top and bottom surfaces of the beam are considered, and the proposed formulation incorporates a transverse displacement field. The present theory works only with four unknowns and is computationally efficient. Hamilton's principle has been employed for deriving the governing equations. Analytical solutions are obtained for both the bending and free vibration problems in the present work considering different variations of GPLs and fibers distribution, namely, FG-X, FG-U, FG-Λ, and FG-O for beams having simply-supported boundary condition. First, the matrix is assumed to be strengthened using GPLs, and then the fibers are embedded. Multiscale modeling for material properties of functionally graded graphene platelet/fiber hybrid composites (FG-GPL/FHRC) is performed using Halpin-Tsai micromechanical model. The study reveals that the distributions of GPLs and fibers have significant impacts on the stresses, deflections, and natural frequencies of the beam. The number of layers and shape factors widely affect the behavior of FG-GPL-FHRC beams. The multilayered FG-GPL-FHRC beams turn out to be a good approximation to the FG beams without exhibiting the stress-channeling effects.
Abdollahi, Mahdieh;Saidi, Ali Reza;Bahaadini, Reza
Structural Engineering and Mechanics
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v.84
no.4
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pp.437-452
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2022
For the first time, the higher-order shear and normal deformable plate theory (HOSNDPT) is used for the vibration and flutter analyses of the multilayer functionally graded graphene platelets reinforced composite (FG-GPLRC) plates under supersonic airflow. For modeling the supersonic airflow, the linear piston theory is adopted. In HOSNDPT, Legendre polynomials are used to approximate the components of the displacement field in the thickness direction. So, all stress and strain components are encountered. Either uniform or three kinds of non-uniform distribution of graphene platelets (GPLs) into polymer matrix are considered. The Young modulus of the FG-GPLRC plate is estimated by the modified Halpin-Tsai model, while the Poisson ratio and mass density are determined by the rule of mixtures. The Hamilton's principle is used to obtain the governing equations of motion and the associated boundary conditions of the plate. For solving the plate's equations of motion, the Galerkin approach is applied. A comparison for the natural frequencies obtained based on the present investigation and those of three-dimensional elasticity theory shows a very good agreement. The flutter boundaries for FG-GPLRC plates based on HOSNDPT are described and the effects of GPL distribution patterns, the geometrical parameters and the weight fraction of GPLs on the flutter frequencies and flutter aerodynamic pressure of the plate are studied in detail. The obtained results show that by increasing 0.5% of GPLs into polymer matrix, the flutter aerodynamic pressure increases approximately 117%, 145%, 166% and 196% for FG-O, FG-A, UD and FG-X distribution patterns, respectively.
The interfacial bond strength of partially encased composite (PEC) structure tends to 0, therefore, the cast-in-place concrete theoretically cannot embody better composite effect than the fabricated structure. A total of 12 specimens were designed and experimented to investigate the energy dissipation and damage of fabricated PEC beam through unidirectional cyclic loading test. Because the concrete on both sides of the web was relatively independent, some specimens showed obvious asymmetric concrete damage, which led to specimens bearing torsion effect at the later stage of loading. Based on the concept of the ideal elastoplastic model of uniaxial tensile steel and the principle of equivalent energy dissipation, the energy dissipation ductility coefficient is proposed, which can simultaneously reflect the deformability and bearing capacity. In view of the whole deformation of the beam, the calculation formula of energy dissipation is put forward, and the energy dissipation and its proportion of shear-bending region and pure bending region are calculated respectively. The energy dissipation efficiency of the pure bending region is significantly higher than that of the shear-bending region. The setting of the screw arbors is conducive to improving the energy dissipation capacity of the specimens. Under the condition of setting the screw arbors and meeting the reasonable shear span ratio, reducing the concrete pouring thickness can lighten the deadweight of the component and improve the comprehensive benefit, and will not have an adverse impact on the energy dissipation capacity of the beam. A damage model is proposed to quantify the damage changes of PEC beams under cyclic load, which can accurately reflect the load damage and deformation damage.
Reducing the self-weight of reinforced concrete structures problem is discussed in this paper by using two types of self-weight reduction, the first is by using lightweight coarse aggregate (crushed brick) and the second is by using styropor block. Experimental and Numerical studies are conducted on (LWAC) lightweight aggregate reinforced concrete slabs, having styropor blocks with various sizes of blocks and the ratio of shear span to the effective depth (a/d). The experimental part included testing eleven lightweight concrete one-way simply supported slabs, comprising three as reference slabs (solid slabs) and eight as styropor block slabs (SBS) with a total reduction in cross-sectional area of (43.3% and 49.7%) were considered. The holes were formed by placing styropor at the ineffective concrete zones in resisting the tensile stresses. The length, width, and thickness of specimen dimensions were 1.1 m, 0.6 m, and 0.12 m respectively, except one specimen had a depth of 85 mm (which has a cross-sectional area equal to styropor block slab with a weight reduction of 49.7%). Two shear spans to effective depth ratios (a/d) of (3.125) for load case (A) and (a/d) of (2) for load case (B), (two-line monotonic loads) are considered. The test results showed under loading cases A and B (using minimum shear reinforcement and the reduction in cross-sectional area of styropor block slab by 29.1%) caused an increase in strength capacity by 60.4% and 54.6 % compared to the lightweight reference slab. Also, the best percentage of reduction in cross-sectional area is found to be 49.7%. Numerically, the computer program named (ANSYS) was used to study the behavior of these reinforced concrete slabs by using the finite element method. The results show acceptable agreement with the experimental test results. The average difference between experimental and numerical results is found to be (11.06%) in ultimate strength and (5.33%) in ultimate deflection.
Mehmet Bugra Ozbey;Yavuz Cetin Cuma;Ibrahim Ozgur Deneme;Faruk Firat Calim
Advances in nano research
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v.16
no.4
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pp.413-426
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2024
This paper investigates the dynamic behavior of a simply supported viscoelastic plate made of functionally graded carbon nanotube reinforced composite under dynamic loading. Carbon nanotubes are distributed in 5 different shapes: U, V, A, O and X, depending on the shape they form through the thickness of the plate. The displacement fields are derived in the Laplace domain using a higher-order shear deformation theory. Equations of motion are obtained through the application of the energy method and Hamilton's principle. The resulting equations of motion are solved using Navier's method. Transforming the Laplace domain displacements into the time domain involves Durbin's modified inverse Laplace transform. To validate the accuracy of the developed algorithm, a free vibration analysis is conducted for simply supported plate made of functionally graded carbon nanotube reinforced composite and compared against existing literature. Subsequently, a parametric forced vibration analysis considers the influence of various parameters: volume fractions of carbon nanotubes, their distributions, and ratios of instantaneous value to retardation time in the relaxation function, using a linear standard viscoelastic model. In the forced vibration analysis, the dynamic distributed load applied to functionally graded carbon nanotube reinforced composite viscoelastic plate is obtained in terms of double trigonometric series. The study culminates in an examination of maximum displacement, exploring the effects of different carbon nanotube distributions, volume fractions, and ratios of instantaneous value to retardation times in the relaxation function on the amplitudes of maximum displacements.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.10
no.6
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pp.197-204
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2006
Recently, in order to realization of construction and economical saving, various studies are progressing. Also, the study on RCS system which is consisted of reinforced concrete column and steel beam is progressing actively. Actually, however, resisting mechanism of panel zone is influenced by transverse beams when the stress transfers inner panel to outer panel but existing literature didn't reflect the effect of transverse beams. This paper is to analyze the test result of five inner beam-column joints specimen with a variable such as web, flange thickness of transverse beam and face bearing plate(FBP) for RCS systems were tested under cyclic loadings conforming to NEHRP recommendation to investigate the effect of transverse beams and the structural performance of beam-column joints. From the test result, it was shown that transverse beams are effective to enhance the shear strength and structural performance of beam-column joints.
In a trial involving 72 pigs, the effects of market weight and gender on the carcass and pork quality characteristics were investigated. A total of 72 pigs were divided into 3 groups(95-104, 105-110 or 111-120kg), market weight was assigned to 2 gender group (gilt or boar). The carcass characteristics (carcass weight, backfat thickness or grades) were determined on those carcass, longissimus muscle was removed from each left side at 5th to 13th rib and meat qualities were evaluated. The carcass weight and backfat thickness of pigs slaughtered at 111-120kg were increases than the other weights. The carcass grade of pigs slaughtered at 105-110kg had higher then at pigs slaughtered 94-104kg. Compared with boars, gilts carcass had higher in carcass weight and backfat fat. The pH$\_$u/, drip loss and cooking loss tended to similar for market weight and gender, meat of boars had higher shear force values than gilts (p<0.05). The meat color tended to similar for market weight and gender. The total myoglobin content of gilts slaughtered at 95-104kg and boars slaughtered at 111-120kg had higher than the other weight and gender. The meat of gilts had higher springiness and brittleness than boars (p<0.05). These results imply that the carcass characteristics (carcass weight and backfat thickness) could be affected by market weight and gender, meat of gilts was improved the shear force values and texture properties when compared to boars.
Lee Jae-Ryong;Hur Tae-Young;Seo Kook-Hyun;Nam Ki-Yun;Lee Jin-Woo;Lee Jeong-Ill;Kwack Suk-Joon
Food Science of Animal Resources
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v.25
no.4
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pp.409-414
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2005
The effects of slaughter weight on blood profile and pork qualities of japan berkshires were investigated A total 72 pigs were divided into 3 groups$(125\~130,\;105\~110\;or\;95\~104\;kg)$. At each slaughter weight pigs were conventionally slaughtered and then chilled overnight The carcass characteristics (carcass weight backfat thickness and grades) were determined on those carcass, the muscle longissimus dorsi was removed from each left side at 5th to 13th rib and meat qualities were evaluated. Blood profile including cortisol, creatine phos-phokinase (CPK), lactate dehydrogenase (LDH), glucose and phosphorus was not significantly (p>0.05) different among all slaughter weight, However, the calcium contents of pigs at $95\~104\;kg$ were significantly (p<0.05) higher than the other weights. The carcass weight and backfat thickness of pigs slaughtered at $125\~130\;kg$ were higher than those of $105\~110\;or\;95\~104\;kg$. The carcass grade of pigs slaughtered at $125\~130\;kg$ were significantly (p<0.05) lower than the other weight. The moisture contents of pigs slaughtered at $125\~130\;kg$ were significantly lower than the other weights, but crude protein contents were significantly (p<0.05) higher, Cooking loss and shear lone values of pigs slaughtered at $95\~104\;kg$ were significantly (p<0.05) lower than the other weight. CIE $a^*\;and\;b^*$ values of pigs slaughtered at $105\~110\;kg$ were significantly higher than the other weights. These results imply that the carcass characteristics (carcass weight and backfat thickness) could be affected by slaughter weight the cooking loss and shear force values of pigs slaughtered at $125\~130\;kg$ resulted in higher than those of $105\~110kg\;or\;95\~104\;kg$.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.28
no.5
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pp.553-561
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2015
The exponential and power law functionally graded material(FGM) theory is reformulated considering the refined shear and normal deformation theory. This theory has ability to capture the both normal deformation effect and exponential and power law function in terms of the volume fraction of the constituents for material properties through the plate thickness. Navier's method has been used to solve the governing equations for all edges simply supported plates on Pasternak elastic foundation. Numerical solutions of vibration analysis of FGM plates are presented using this theory to illustrate the effects of power law index and 3-D theory of exponential and power law function on natural frequency. The relations between 3-D and 2-D higher-order shear deformation theory are discussed by numerical results. Further, effects of (i) power law index, (ii) side-to-thickness ratio, and (iii) elastic foundation parameter on nondimensional natural frequency are studied. To validate the present solutions, the reference solutions are discussed.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.24
no.4
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pp.447-458
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2024
This study investigates the effectiveness of Building Information Modeling(BIM) software, specifically SketchUp and Revit, in reducing errors during quantity take-off(QTO) for complex building elements. While 3D modeling offers advantages, existing software may not fully account for manufacturing discrepancies, such as variations in concrete cover thickness and reinforcing bar radius. To address this limitation, this research proposes a BIM-based QTO method for high-insulation wall panels with intricate details. The method utilizes a BIM family library, focusing on key parameters like concrete cover thickness and inner radius of shear reinforcement. A case study compared the cross-sectional details of a wall panel modeled in Revit with the actual manufactured specimen. The analysis revealed a 12% reduction in modeled concrete cover thickness and a 1.27 times larger modeled inner radius of the shear bar compared to the real-world values. The proposed method incorporates these manufacturing variations into the Revit model of the high-insulation wall panel. Software like Navisworks facilitates the identification and correction of any material interferences arising from these adjustments. Furthermore, the method employs a unit wall concept(1m2) to account for the volume of various materials, including insulation and splice sleeves at joints. This allows for the identification of a similar existing family within the BIM library(e.g., "Double RC wall with embedded insulation") that reflects the actual material quantities used in the wall panel. By incorporating these manufacturing-induced variations, the proposed method offers a more accurate QTO process for complex high-insulation wall panels. The "Double RC wall with embedded insulation" family within the Revit program serves as a valuable tool for material quantity estimation in such scenarios.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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