The purpose of this paper is to present an analysis method which can exactly analyze load-deflection
relationships. crack propagations and stresses and strains of steel reinforccnlent and concrete in hehaviors of elastic, mclastic and ultlmate ranges of reinforced concretc beams under
monotonically increasing loads. For these purposes, the material nonlinearities are taken into account
by comprising the tension. compression and shear models of cracked concrete and a model
for reinforcement in the concrete. Smeared crack model is used as a modeling of concrete. The
steel reinforcement is assumed to be in an uniaxial stress state and modeled srncaretl layers of
eqivalent thickness and line elernents for correct positiori arid behavior.
For the verification of application and validity of the method proposed in this paper, several
numerical examples are analyzed and compared with those from other researchers. As a results,
this method shown in 3.5-15(%) error is correct.
Mohammadimehr, Mehdi;Zarei, Hassan BabaAkbar;Parakandeh, Ali;Arani, Ali Ghorbanpour
Structural Engineering and Mechanics
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v.64
no.3
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pp.361-379
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2017
In this article, the vibration behavior of double-bonded sandwich microplates with homogeneous core and nanocomposite facesheets reinforced by carbon nanotube and boron nitride nanotube under multi physical fields such as 2D magnetic and electric fields is investigated. Symmetric and un-symmetric distributions of nanotubes are considered for facesheets of sandwich microplates such as uniform distribution and various functionally graded distributions. The double-bonded sandwich microplates rest on visco-Pasternak foundation. Material properties of sandwich microplates are obtained by the extended rule of mixture. The sinusoidal shear deformation theory (SSDT) is employed to describe displacement fields of sandwich microplates. Also, the dimensionless natural frequency is obtained by classical plate theory (CPT) and compared with the obtained results by SSDT. It can be seen that the obtained dimensionless natural frequencies by CPT are higher than SSDT. In order to study the material length scale parameters, modified strain gradient theory at micro scale is utilized and then, the equations of motion are derived using Hamilton's principle. The effects of different parameters such as foundation parameters including Winkler, shear layer and damping coefficients, various distributions and volume fraction of nanotubes, core to facesheet thickness ratio, aspect and side ratios on the dimensionless natural frequencies are discussed in details. The results of present work can be used to optimum design and control of similar systems such as micro-electro-mechanical and nano-electro-mechanical devices.
Tohidi, H.;Hosseini-Hashemi, S.H.;Maghsoudpour, A.;Etemadi, S.
Wind and Structures
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v.25
no.2
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pp.131-156
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2017
This paper deals with the dynamic stability of embedded functionally graded (FG)-carbon nanotubes (CNTs)-reinforced micro cylindrical shells. The structure is subjected to harmonic non-uniform temperature distribution and 2D magnetic field. The CNT reinforcement is either uniformly distributed or FG along the thickness direction where the effective properties of nano-composite structure are estimated through Mixture low. The viscoelastic properties of structure are captured based on the Kelvin-Voigt theory. The surrounding viscoelastic medium is considered nonhomogeneous with the spring, orthotropic shear and damper constants. The material properties of cylindrical shell and the viscoelastic medium constants are assumed temperature-dependent. The first order shear deformation theory (FSDT) or Mindlin theory in conjunction with Hamilton's principle is utilized for deriving the motion equations where the size effects are considered based on Eringen's nonlocal theory. Based on differential quadrature (DQ) and Bolotin methods, the dynamic instability region (DIR) of structure is obtained for different boundary conditions. The effects of different parameters such as volume percent and distribution type of CNTs, mode number, viscoelastic medium type, temperature, boundary conditions, magnetic field, nonlocal parameter and structural damping constant are shown on the DIR of system. Numerical results indicate that the FGX distribution of CNTs is better than other considered cases. In addition, considering structural damping of system reduces the resonance frequency.
A free vibration analysis and wave propagation of functionally graded porous beams has been presented in this work using a high order hyperbolic shear deformation theory. Unlike other conventional shear deformation theories, a new displacement field that introduces indeterminate integral variables has been used to minimize the number of unknowns. The constituent materials of the beam are assumed gradually variable along the direction of height according to a simple power law distribution in terms of the volume fractions of the constituents. The variation of the pores in the direction of the thickness influences the mechanical properties. It is therefore necessary to predict the effect of porosity on vibratory behavior and wave velocity of FG beams in this study. A new function of the porosity factor has been developed. Hamilton's principle is used for the development of wave propagation equations in the functionally graded beam. The analytical dispersion relationship of the FG beam is obtained by solving an eigenvalue problem. Illustrative numerical examples are given to show the effects of volume fraction distributions, beam height, wave number, and porosity on free vibration and wave propagation in a functionally graded beam.
Mehala, Tewfik;Belabed, Zakaria;Tounsi, Abdelouahed;Beg, O. Anwar
Geomechanics and Engineering
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v.16
no.3
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pp.257-271
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2018
In this paper, the effect of the homogenization models on buckling and free vibration is presented for simply supported functionally graded plates (FGM) resting on elastic foundation. The majority of investigations developed in the last decade, explored the Voigt homogenization model to predict the effective proprieties of functionally graded materials at the macroscopic-scale for FGM mechanical behavior. For this reason, various models have been used to derive the effective proprieties of FGMs and simulate thereby their effects on the buckling and free vibration of FGM plates based on comparative studies that may differ in terms of several parameters. The refined plate theory, as used in this paper, is based on dividing the transverse displacement into both bending and shear components. This leads to a reduction in the number of unknowns and governing equations. Furthermore the present formulation utilizes a sinusoidal variation of displacement field across the thickness, and satisfies the stress-free boundary conditions on the upper and lower surfaces of the plate without requiring any shear correction factor. Equations of motion are derived from Hamilton's principle. Analytical solutions for the buckling and free vibration analysis are obtained for simply supported plates. The obtained results are compared with those predicted by other plate theories. This study shows the sensitivity of the obtained results to different homogenization models and that the results generated may vary considerably from one theory to another. Comprehensive visualization of results is provided. The analysis is relevant to aerospace, nuclear, civil and other structures.
In this study, we investigated the halo surface defection of various phenomenon occurred during the injection molding process which is caused by the thinning of the product thickness and the importance of the appearance. Surface analysis was performed to observe the difference between the surface where defects appeared and the surface which did not appear. Based on these results, we analyzed the phenomenon of halo surface defects was caused by unstable flow of resin generated in injection molding and velocity change of flow front. Furthermore, we will conduct a clear analysis of halo surface defects through observations through optical microscopy and subsequent observations with atomic force microscope. It has been analyzed that halo in PP is due to the rheological difference between the crystalline and amorphous regions while that in PC/ABS is due to shear separation of PC and ABS.
The paper describes the vibration and stability of tapered beams on two-parameter elastic foundations. The two-parameter elastic foundations are constructed by distributed Winkler springs and a shearing layer as of ten used in soil models. The shear deformation and the rotatory inertia of a beam are taken into account. Governing equations are derived from energy expressions using Hamilton\`s principle. The associated eigenvalue problems are solved to obtain the free vibration frequencies or the buckling loads. Numerical results for the vibration of a beam with an axial force are presented and compared when other solutions are available. Vibration frequencies, mode shapes, and critical forces of a tapered Timoshenko beam on elastic foundations under an axial force are investigated for various thickness ratios, shear foundation parameters, Winkler foundation parameters and boundary conditions.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.24
no.4
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pp.425-431
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2016
The usage of Friction Stir Welding(FSW) technology has been increasing in order to reduce the weight in automobile industries. Previous studies that investigated on the FSW have focused on the aluminum alloy. In this study, Al6061-T6 alloy plates having 5 mm of thickness were welded under nine different conditions from three tool rotation speeds: 900, 1000 and 1100 rpm, and three feed rates: 270, 300 and 330 mm/min. Specimen size of Micro Shear Punch(MSP) test was $10{\times}10{\times}0.5mm$. The mechanical properties were evaluated by MSP test and Analysis of Variance (ANOVA). The specimens were classified by advancing side(AS), retreating side(RS), and center(C) of width of tool shoulder. The optimal welding condition of FSW based on micro strengh was obtained when the tool rotation speed was 1100 rpm and the feed rate was 300 mm/min. The maximum load measured AS, RS, and C in the weldment was measured 554.7 N, 642.9 N, and 579.2 N, respectively.
Kang, C.Y.;Kim, H.J.;Kim, C.G.;Lee, B.W.;Lee, M.Y.;Lee, G.H.;Kim, T.I.
Journal of the Korean Society for Heat Treatment
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v.11
no.4
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pp.295-304
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1998
The effects of retained austenite and carbon content in the retained austenite on the tensile strength-elongation balance and spot weldability of TRIP high strength steel sheet have been investigated. The retained austenite of granular type increased with increasing intercritical annealing and austempering temperature, and film type was increased with the increase of austempering time. The volume fraction of retained austenite increased with decreasing intereritical annealing temperature, and the maximum value was obtained at austempering temperature of $400^{\circ}C$. The values of tensile strength-elongation balance increased with decreasing intercritical annealing temperature and maximum value was obtained at austempering temperature of $400^{\circ}C$. The maximum value of tensile strength-elongation balance was obtained at a retained austenite content of about 12%. Tensile shear strength of the specimens with retained austenite was higher than that of the normalizing specimens. With increasing welding current and time, the tensile shear strengh and nugget diameter increased, while nugget thickness showed the peak value and then decreased. The optimum range of welding condition at the given welding pressure of 350kgf was 7~11kA and 10~15 cycles.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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