This paper focuses on post-buckling analysis of functionally graded Timoshenko beam subjected to thermal loading by using the total Lagrangian Timoshenko beam element approximation. Material properties of the beam change in the thickness direction according to a power-law function. The beam is clamped at both ends. The considered highly non-linear problem is solved by using incremental displacement-based finite element method in conjunction with Newton-Raphson iteration method. As far as the authors know, there is no study on the post-buckling analysis of functionally graded Timoshenko beams under thermal loading considering full geometric non-linearity investigated by using finite element method. The convergence studies are made and the obtained results are compared with the published results. In the study, with the effects of material gradient property and thermal load, the relationships between deflections, end constraint forces, thermal buckling configuration and stress distributions through the thickness of the beams are illustrated in detail in post-buckling case.
Classical and first-order nonlocal beam theory are employed in this study to assess the thermal buckling performance of a small-scale conical, cylindrical beam. The beam is constructed from functionally graded (FG) porosity-dependent material and operates under the thermal conditions of the environment. Imperfections within the non-uniform beam vary along both the radius and length direction, with continuous changes in thickness throughout its length. The resulting structure is functionally graded in both radial and axial directions, forming a bi-directional configuration. Utilizing the energy method, governing equations are derived to analyze the thermal stability and buckling characteristics of a nanobeam across different beam theories. Subsequently, the extracted partial differential equations (PDE) are numerically solved using the generalized differential quadratic method (GDQM), providing a comprehensive exploration of the thermal behavior of the system. The detailed discussion of the produced results is based on various applied effective parameters, with a focus on the potential application of nanotubes in enhancing sports bikes performance.
Purpose: To perform a comparative analysis of the palatal bone thickness in Thai patients exhibiting class I malocclusion according to whether they exhibited a normal or open vertical skeletal configuration using cone-beam computed tomography (CBCT). Materials and Methods: Thirty CBCT images of Thai orthodontic patients (15-30 years of age) exhibiting class I malocclusion with a normal or open vertical skeletal configuration were selected. Palatal bone thickness was measured in a 3.0-mm grid pattern on both the right and left sides. The palatal bone thickness of the normal-bite and open-bite groups was compared using the independent t-test. The level of significance was established at P<.05. Results: The palatal bone thickness in the normal-bite group ranged from $2.2{\pm}1.0mm$ to $12.6{\pm}4.1mm$. The palatal bone thickness in the open-bite group ranged from $1.9{\pm}1.1mm$ to $13.2{\pm}2.3mm$. The palatal bone thickness was lower at almost all sites in patients with open bite than in those with normal bite. Significant differences were found at almost all anteroposterior sites along the 3 most medial sections (3.0, 6.0, and 9.0 mm lateral to the midsagittal plane)(P<.05). Conclusion: Class I malocclusion with open vertical skeletal configuration may affect palatal bone thickness, so the placement of temporary anchorage devices or miniscrew implants in the palatal area in such patients should be performed with caution.
Purpose: The aim of our study was to determine the prevalence and degree of lingual concavities in the first molar region of the mandible to reduce the risk of perforating the lingual cortical bone during dental implant insertion. Methods: A total of 163 suitable cross-sectional cone-beam computed tomography images of edentulous mandibular first molar regions were evaluated. The mandibular morphology was classified as a U-configuration (undercut), a P-configuration (parallel), or a C-configuration (convex), depending on the shape of the alveolar ridge. The characteristics of lingual concavities, including their depth, angle, vertical location, and additional parameters, were measured. Results: Lingual undercuts had a prevalence of 32.5% in the first molar region. The mean concavity angle was 63.34°±8.26°, and the mean linear concavity depth (LCD) was 3.03±0.99 mm. The mean vertical distances of point P from the alveolar crest (Vc) and from the inferior mandibular border were 9.39±3.39 and 16.25±2.44, respectively. Men displayed a larger vertical height from the alveolar crest to 2 mm coronal to the inferior alveolar nerve (Vcb) and a wider LCD than women (P<0.05). Negative correlations were found between age and buccolingual width at 2 mm apical to the alveolar crest, between age and Vcb, between age and Vc, and between age and LCD (P<0.05). Conclusions: The prevalence of lingual concavities was 32.5% in this study. Age and gender had statistically significant effects on the lingual morphology. The risk of lingual perforation was higher in young men than in the other groups analyzed.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.12
no.1
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pp.376-386
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2020
The aim of this study was to develop a new efficient strategy that uses the Vector form Intrinsic Finite-element (VFIFE) method to conduct the static and dynamic analyses of marine pipes. Nonlinear problems, such as large displacement, small strain, and contact and collision, can be analyzed using a unified calculation process in the VFIFE method according to the fundamental theories of point value description, path element, and reverse motion. This method enables analysis without the need to integrate the stiffness matrix of the structure, because only motion equations of particles established according to Newton's second law are required. These characteristics of the VFIFE facilitate the modeling and computation efficiencies in analyzing the nonlinear dynamic problem of flexible pipe with large deflections. In this study, a three-dimensional (3-D) dynamical model based on 3-D beam element was established according to the VFIFE method. The deep-sea flexible pipe was described by a set of spatial mass particles linked by 3-D beam element. The motion and configuration of the pipe are determined by these spatial particles. Based on this model, a simulation procedure to predict the 3-D dynamical behavior of flexible pipe was developed and verified. It was found that the spatial configuration and static internal force of the mining pipe can be obtained by calculating the stationary state of pipe motion. Using this simulation procedure, an analysis was conducted on the static and dynamic behaviors of the flexible mining pipe based on a 1000-m sea trial system. The results of the analysis proved that the VFIFE method can be efficiently applied to the static and dynamic analyses of marine pipes.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.13
no.4
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pp.705-712
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2018
The radiation characteristics of a phased array antenna is changed according to the beam steering angle. The monopulse tracking system calculates the prediction angle using the radiation characteristics of antenna. Therefore, the monopulse ratio curve is changed according to the beam steering angle for the monopulse tracking system using a phase array antenna, and the tracking accuracy goes down. In the case of a single-channel monopulse system, the monopulse rate curve is controlled by the configuration variables of the system. In this paper, a simplified formula was presented for adaptive control of monopulse system configuration variables on beam steering angle. The presented formula can induce a uniform monopulse ratio curve for the beam steering angle as well as the phased array antenna design parameters.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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1999.11a
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pp.5-14
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1999
Free vibration characteristics of a cantilevered laminated composite beam with multiple non-propagating transverse open cracks are investigated. In the present analysis a special ply-angle distribution referred to as asymmetric stiffness configuration inducing the elastic coupling between chord-wise bending and extension is considered. The multiple open cracks are modelled as equivalent rotational springs whose spring constants are calculated based on the fracture mechanics of composite material structures. Governing equations of a composite beam with open cracks are derived via Hamilton's Principle and Timoshenko beam theory encompassing transverse shear and rotary inertia effect is adopted. The effects of various parameters such as the ply angle, fiber volume fraction, crack numbers, crack positions and crack depthes on the free vibration characteristics of the beam with multiple cracks are highlighted. The numerical results show that the existence of the multiple cracks in an anisotropic composite beam affects the free vibration characteristics in a more complex fashion compared with the beam with a single crack.
In conventional photogrammetry, three-dimensional coordinates are obtained from two consecutive images of a stationary object photographed from two exposure stations, separated by a certain distance. However, it is impossible to photograph moving objects from two stations with one camera at the same time. Various methods to overcome this obstacle were devised e. g. taking the left and right scenes simultaneously with one camera using a beam splitter attached to the front, thus creating a stereo scene in one image. A beam splitter consists of two outer mirrors and two inner mirrors. This paper deals with research where the optical principles of the beam splitter were evaluated based on light path phenomena between the outer mirrors and the inner mirrors. A mathematical model of the geometric configuration was derived for the beam splitter. This allows us to design and control a beam splitter to obtain maximum scale and maximum base-height ratio by stepwise application of the mathematical model. The results show that the beam splitter is a very useful tool for stereophotography with one camera. The optimum geometric configurations ensuring maximum scale and base-height ratio are closely related to inner and outer reflector sizes, their inclination angles and the offsets between the outer mirrors.
Longitudinal fracture behavior of non-linear elastic beam configurations is studied in terms of the strain energy release rate. It is assumed that the beams exhibit continuous material inhomogeneity along the width as well as along the height of the crosssection. The Ramberg-Osgood stress-strain relation is used for describing the non-linear mechanical behavior of the inhomogeneous material. A solution to strain energy release rate is derived that holds for inhomogeneous beams of arbitrary cross-section under combination of axial force and bending moments. Besides, the solution may be applied at any law of continuous distribution of the modulus of elasticity in the beam cross-section. The longitudinal crack may be located arbitrary along the beam height. The solution is used to investigate a longitudinal crack in a beam configuration of rectangular cross-section under four-point bending. The crack is located symmetrically with respect to the beam mid-span. It is assumed that the modulus of elasticity varies continuously according a cosine law in the beam cross-section. The longitudinal fracture behavior of the inhomogeneous beam is studied also by applying the J-integral approach for verification of the non-linear solution to the strain energy release rate derived in the present paper. Effects of material inhomogeneity, crack location along the beam height and non-linear mechanical behavior of the material on the longitudinal fracture behavior are evaluated. Thus, the solution derived in the present paper can be used in engineering design of inhomogeneous non-linear elastic structural members to assess the influence of various material and geometrical parameters on longitudinal fracture.
Within the French CIFRE research project COMINO, an innovative type of composite beam was developed for buildings that need fire resistance with no additional supports in construction stage. The developed solution is composed of a steel U-shaped beam acting as a formwork in construction stage for a reinforced concrete part that provides the fire resistance. In the exploitation stage, the steel and the reinforced concrete are acting together as a composite beam. This paper presents the investigation made on the load bearing capacity of this new developed steel-concrete composite section. A full-scale test has been carried out at the Laboratory of Structural Engineering of the University of Luxembourg. The paper presents the configuration of the specimen, the fabrication process and the obtained test results. The beam behaved compositely and exhibited high ductility and bending resistance. The shear connection in the tension zone was effective. The beam failed by a separation between the slab and the beam at high deformations, excessive shear forces conducted to a failure of the stirrups in this zone. The test results are then compared with good agreement to analytical methods of design based on EN 1994 and design guidelines are given.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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