Shaheen, Yousry B.I.;Mahmoud, Ashraf M.;Refat, Hala M.
Structural Engineering and Mechanics
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v.64
no.2
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pp.155-171
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2017
This paper presents a proposed method for producing reinforced composite concrete columns reinforced with various types of metallic and non metallic mesh reinforcement. The experimental program includes casting and testing of twelve square columns having the dimensions of $100mm{\times}100mm{\times}1000mm$ under concentric compression loadings. The test samples comprise all designation specimens to make comparative study between conventionally reinforced concrete column and concrete columns reinforced with welded steel mesh, expanded steel mesh, fiber glass mesh and tensar mesh. The main variables are the type of innovative reinforcing materials, metallic or non metallic, the number of layers and volume fraction of reinforcement. The main objective is to evaluate the effectiveness of employing the new innovative materials in reinforcing the composite concrete columns. The results of an experimental investigation to examine the effectiveness of these produced columns are reported and discussed including strength, deformation, cracking, and ductility properties. Non-linear finite element analysis; (NLFEA) was carried out to simulate the behavior of the reinforced concrete composite columns. The numerical model could agree the behavior level of the test results. ANSYS-10.0 Software. Also, parametric study is presented to look at the variables that can mainly affect the mechanical behaviors of the model such as the change of column dimensions. The results proved that new reinforced concrete columns can be developed with high strength, crack resistance, and high ductility properties using the innovative composite materials.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.14
no.8
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pp.741-748
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2004
The vibration and buckling characteristics of the capsule for fuel irradiation test are studied. The natural frequencies of the capsule in air and under water are obtained by modal testing and finite element (FE) analysis using ANSYS program, and accelerations with flow are measured to estimate the compatibility with the operation requirement of the HANARO reactor. The experimental fundamental frequencies of the capsule in the x and z direction are 8.5 Hz and 8.75 Hz in air, and 7.5 Hz and 7.75 Hz under water, respectively. The maximum amplitude of accelerations under the normal operating condition is measured as 11.0 m/s$^2$ that is within the allowable vibrational limit(18.99 m/s$^2$) of the reactor structure. Also, the maximum displacement at 100% flow is calculated as 0.13 mm which is not interference with other nearby structures. FE analysis results show that the natural frequencies are found to be similar to those of the modal testing when three supporting parts are considered as simply supported conditions. From the buckling analysis, when the loading tool is applied, the critical buckling load of the capsule is 233 N.
Yaylaci, Murat;Adiyaman, Gokhan;Oner, Erdal;Birinci, Ahmet
Structural Engineering and Mechanics
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v.76
no.3
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pp.325-336
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2020
In this study, the continuous and discontinuous contact problems of functionally graded (FG) layer resting on a rigid foundation were considered. The top of the FG layer was loaded by a distributed load. It was assumed that the shear modulus and the density of the layer varied according to exponential functions along the depth whereas the the Poisson ratio remained constant. The problem first was solved analytically and the results were verified with the ones obtained from finite element (FE) solution. In analytical solution, the stress and displacement components for FG layer were obtained by the help of Fourier integral transform. Critical load expression and integral equation for continuous and discontinuous contact, respectively, using corresponding boundary conditions in each case. The finite element solution of the problem was carried out using ANSYS software program. In continuous contact case, initial separation distance and contact stresses along the contact surface between the FG layer and the rigid foundation were examined. Separation distances and contact stresses were obtained in case of discontinuous contact. The effect of material properties and loading were investigated using both analytical and FE solutions. It was shown that obtained results were compatible with each other.
Adherence between reinforcement and the surrounding concrete is usually ignored in finite element analysis (FEA) of reinforced concrete (RC) members. However, load transition between the reinforcement and surrounding concrete effects RC members' behavior a great deal. In this study, the effects of bond-slip on the FEA of RC members are examined. In the analyses, three types of bond-slip modeling methods (perfect bond, contact elements and spring elements) and three types of reinforcement modeling methods (smeared, one dimensional line and three dimensional solid elements) were used. Bond-slip behavior between the reinforcement and surrounding concrete was simulated with cohesive zone materials (CZM) for the first time. The bond-slip relationship was identified experimentally using a beam bending test as suggested by RILEM. The results obtained from FEA were compared with the results of four RC beams that were tested experimentally. Results showed that, in FE analyses, because of the perfect bond occurrence between the reinforcement and surrounding concrete, unrealistic strains occurred in the longitudinal reinforcement. This situation greatly affected the load deflection relationship because the longitudinal reinforcements dominated the failure mode. In addition to the spring elements, the combination of a bonded contact option with CZM also gave closer results to the experimental models. However, modeling of the bond-slip relationship with a contact element was quite difficult and time consuming. Therefore bond-slip modeling is more suitable with spring elements.
The lightweight superstructure is beneficial for bridges in remote areas and emergency erection. In such weight-sensitive applications, the combination of fiber-reinforced polymer (FRP) as a material and box-beams as a structural system have enormous scope. This combination offers various advantages, but as a thin-walled structure, their designs are often governed by buckling criteria. FRP box-beams lose their stability either by flange or web buckling mode. In this paper, the web buckling behavior of simply supported FRP box-beam subjected to transverse load has been studied by modeling full box-beam to consider the effect of real state of stress (stress variation in length direction) and boundary conditions (rotational restraint at web-flange junction). A parametric study by varying the sectional geometry and fiber orientation is carried out by using ANSYS software. The accuracy of the FE models was ensured by verifying them against the available results provided in the literature. With the help of developed database the influential parameters (i.e., αs, βw, δw and γ) affecting the web bucklings are identified. Design trends have been developed which will be helpful to the designers in the preliminary stage. Finally, the importance of governing parameters and design trends are demonstrated through pedestrian bridge design.
The purpose of this study was to provide fundamental data for an anchor collision simulation of an FCM (flexible concrete mattress). Numerical material models (elastic-perfectly plastic model, Drucker-Prager model, and RHT concrete model) were compared. ANSYS Explicit Dynamics was used for collision analyses. An FE model was used for the anchor, FCM, andreinforcement bars. The results showed that the behavior of the FCM was verydifferent that those ofthe material models. In particular, the effect of the pressure dependent strength was most noticeable among the properties of concrete.
This paper describes the design and fabrication of a low frequency vibration driven high-efficiency electromagnetic energy harvester based on FR(Flame Resistance)-4 spring which converts mechanical energy into useful electrical power. The fabricated generator consists of a vertically polarized NdFeB permanent magnet attached to the center of spring and a planar type copper coil which has higher efficiency compare with cylindrical type coil. ANSYS finite analysis and Matlab were used to determine the resonance frequency and output power. The generator is capable of producing up to 1.36 $V_{pp}$ at 9 Hz, which has the maximum power of 639 ${\mu}W$ with a load resistance of $3.25k{\Omega}$.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2004.10a
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pp.397-400
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2004
The direct extrusion with porthole die can produce condenser tube which has the competitive power in costs and qualities compared with the existing conform extrusion. In general, porthole die extrusion has a great advantage in the forming that produces the hollow sections difficult to produce by conventional extrusion with a mandrel on the stem. Especially, condenser tube manufactured by porthole die belongs to sophisticated part and demands tighter dimension tolerance and higher surface finish than any other part. In order to confirm the general of porthole die extrusion, we perform the 3D FE analysis of hot porthole extrusion in non-steady state by using DEFORM 3D and investigate a pattern of elastic deformation for porthole die through the stress analysis using ANSYS 5.5 during extrusion process.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.14
no.3
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pp.143-147
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2013
This paper describes a low frequency driven electromagnetic energy harvester (EMEH) which consists of a thin flame resistant (FR-4) planar spring, NdFeB permanent magnets, and a copper coil. The FR-4 spring was fabricated using a desk computer numerical control (CNC) 3D modeling machine. Mathematical modeling and ANSYS finite element analysis (FEA) were used totheoretically investigate the mechanical properties of the spring mass system. The proposed EMEH generates a maximum power of 65.33 ${\mu}W$ at a resonance frequency of 8 Hz with an acceleration of 0.2 g (1 g = 9.8 $m/s^2$) and a superior normalized power density (NPD) of 77 ${\mu}W/cm^3{\cdot}g^2$.
Ha, Min-Soo;Son, Hwan-Jung;Kim, Jong-Kyu;Park, Young-Chul
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.9
no.6
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pp.16-20
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2010
This study proposes a structural design method for the upper control arm installed at the rear side of a SUV. The weight of control arm can be reduced by applying the design. In this research, the former includes optimization technology, and the latter the technologies for selecting aluminum as a steel-substitute material. Strength assessment is the most important design criterion in the structural design of a control arm. At the proto design stage of a new control arm, FE (finite element) analysis is often utilized to predict its strength. In this study, the kriging interpolation method is adopted to obtain the minimum weight satisfying the strength constraint and durability criteria. The optimum results determined from the in-house program are compared with those of ANSYS WORKBENCH. The durability assessment is obtained by a index of fatigue durability and trial & error method, MSC. Fatigue program.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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