Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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1999.11a
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pp.211-214
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1999
The stress distribution around the cutout of composite cylindrical shells with a circular or elliptical reinforced cutout subjected to axial compression or tension is studied by asymptotic method. Analytical solutions used a Donnell type orthotropic shell theory are presented by the defined stress concentration factor and are compared to experimental results. The experiment used the universal testing machine (UTM), strain gage and fixtures designed/manufactured for axial tension test of a cylindrical shell is carried and the composite material used in the experiment is plain weave glass fiber reinforced plastic (GFRP).
Place that have cutout inner bottom and girder and floor etc. in hull construction absence is used much, and this is strength in case must be situated, but establish in region that high stress interacts sometimes fatally in region that there is no big problem usually by purpose of weight reduction, a person and change of freight piping etc.. Because cutout's existence gnaws in this place, and, elastic buckling strength by load causes large effect in ultimate strength. Therefore, perforated plate elastic buckling strength and ultimate strength is one of important design criteria which must examine when decide structural elements size at early structure design step of ship. Therefore, and, reasonable elastic buckling strength about perforated plate need design ultimate strength. Calculated ultimate strength change several aspect ratioes and cutout's dimension. and thickness in this investigation. Used program applied ANSYS F.E.M code transformation finite element law that is mediocrity finite element analysis code.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2004.10a
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pp.237-244
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2004
Plate that have cutout inner bottom and girder and floor etc. in hull construction absence is used much, and this is strength in case must be situated, but establish in region that high stress interacts sometimes fatally in region that there is no big problem usually by purpose of weight reduction, a person and change of freight, piping etc.. Because cutout's existence gnaws in this place, and, elastic buckling strength by load causes large effect in ultimate strength. Therefore, perforated plate elastic buckling strength and ultimate strength is one of important design criteria which must examine when decide structural elements size at early structure design step of ship. Therefore, and, reasonable elastic buckling strength about perforated plate need design ultimate strength. Calculated ultimate strength change several aspect ratioes and cutout's dimension, and thickness in this investigation. Used program applied ANSYS F.E.M code based on finite element method.
The optimization of cutouts in composite plates was investigated by implementing a procedure known as Evolutionary Structural Optimization. Perforations were introduced into a finite element mesh of the plate from which one or more cutouts of a predetermined size were evolved. In the examples presented, plates were rejected from around each evolving cutout based on a predefined rejection criterion. The limiting ply within each plate element around the cutout was determined based on the Tsai-Hill failure criterion. Finite element plates with values below the product of the average Tsai-Hill number and a rejection criterion were subsequently removed. This process was iterated until a steady state was reached and the rejection criterion was then incremented by an evolutionary rate and the above steps repeated until the desired cutout area was achieved. Various plates with differing lay-up and loading parameters were investigated to demonstrate the generality and robustness of this optimization procedure.
This paper deals with the buckling and postbuckling responses and the progressive failure of square symmetric laminates with rectangular cutouts under uniaxial compression. A detailed investigation is made to show the effects of cutout size and cutout aspect ratio on prebuckling and postbuckling responses, failure loads and failure characteristics of $(+45/-45/0/90)_{2s}$, $(+45/-45)_{4s}$ and $(0/90)_{4s}$ laminates. The 3-D Tsai-Hill criterion is used to predict the failure of a lamina while the onset of delamination is predicted by the interlaminar failure criterion. In addition, the effects of boundary conditions on buckling load, failure loads, failure modes and maximum transverse deflection for a $(+45/-45/0/90)_{2s}$ laminate with and without cutout have also been presented. It is concluded that square laminates with small square cutouts have more postbuckling strength than without cutout, irrespective of boundary conditions.
In this experimental and numerical study, the effect of plate thickness, the diameter of circular cutout, the distance between circular cutouts and rowing orientation angle effect (${\theta}$) on the buckling load of E-glass/vinylester pultruded composite beams with single and double circular cutouts, were investigated. The composite beam having 2, 4, and 6 mm thicknesses was produced as [Mat/${\theta}$ /Mat/${\theta}$ /Mat] by using pultrusion technique. Seven different fiber angles as $0^{\circ}$, $15^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$, $75^{\circ}$, and $90^{\circ}$ were chosen for investigation of rowing orientation angle. The distances between each circular cutout were selected as 15, 30, 45, 60, and 75 mm in the case of double circular cutouts. The diameters of circular cutouts were chosen as 2, 4, 6, 8, and 10 mm to investigate the effect of cutout size. The experimental buckling loads were compared with the results calculated from the numerical analysis. ANSYS 11 commercial software was used for numerical study. A good agreement was obtained between numerical and experimental results.
The fatigue analysis for cutout panel used for the weight reduction of aircraft has been conventionally performed through the open hole concept using the reference stress and stress concentration factor (Kt). However, in the actual structure cases, the goal of weight reduction might be less meaningful due to the conservative approach induced by the difficulties of extracting the confident reference stress from FE-Analysis in the complicated loading behavior. Therefore a new approach is proposed in order to secure the effectiveness of weight reduction and validate the confidence of the analysis results using the interaction of max-min principal stress at the critical location of open hole edge line.
This paper deals with the buckling and postbuckling responses, and the progressive failure of square laminates of symmetric lay-up with a central rectangular cutout under in-plane shear load. A detailed investigation is made to show the effects of cutout size and cutout aspect ratio on the buckling and postbuckling responses, failure loads and failure characteristics of $(+45/-45/0/90)_{2s}$, $(+45/-45)_{4s}$ and $(0/90)_{4s}$ laminates. The 3-D Tsai-Hill criterion is used to predict the failure of a lamina while the onset of delamination is predicted by the interlaminar failure criterion. In addition, the effects of boundary conditions on buckling loads, failure loads, failure modes, and maximum transverse deflection for a $(+45/-45/0/90)_{2s}$ laminate with and without a square cutout have been presented. It is concluded that because of early onset of delamination at the net section of cutouts before first-ply failure, total strength of the laminate with very small cutouts can not be utilized.
The cracking at the transverse diaphragm cutout is one of the most severe fatigue failures threatening orthotropic steel decks (OSDs), whose mechanisms and crack treatment techniques have not been fully studied. In this paper, full-scale experiments were first performed to investigate the fatigue performance of polished cutouts involving the effect of an artificial geometrical defect. Following this, comparative experimental testing for defective cutouts strengthened with carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) was carried out. Numerical finite element analysis was also performed to verify and explain the experimental observations. Results show that the combinative effect of the wheel load and thermal residual stress constitutes the external driving force for the fatigue cracking of the cutout. Initial geometrical defects are confirmed as a critical factor affecting the fatigue cracking. The principal stress 6 mm away from the free edge of the cutout can be adopted as the nominal stress of the cutout during fatigue evaluation, and the fatigue resistance of polished cutouts is higher than Grade A in AASHTO specification. The bonded CFRP system is highly effective in extending the fatigue life of the defective cutouts. The present study provides some new insights into the fatigue evaluation and repair of OSDs.
Tahouneh, Vahid;Naei, Mohammad Hasan;Mashhadi, Mahmoud Mosavi
Steel and Composite Structures
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v.33
no.5
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pp.717-727
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2019
This paper is motivated by the lack of studies in the technical literature concerning to vibration analysis of a single-layered graphene sheet (SLGS) with corner cutout based on the nonlocal elasticity model framework of classical Kirchhoff thin plate. An isogeometric analysis (IGA) based upon non-uniform rational B-spline (NURBS) is employed for approximation of the L-shape SLGS deflection field. Trimming technique is employed to create the cutout in geometry of L-shape plate. The L-shape plate is assumed to be Free (F) in the straight edges of cutout while any arbitrary boundary conditions are applied to the other four straight edges including Simply supported (S), Clamped (C) and Free (F). The Numerical studies are carried out to express the influences of the nonlocal parameter, cutout dimensions, boundary conditions and mode numbers on the variations of the natural frequencies of SLGS. It is precisely shown that these parameters have considerable effects on the free vibration behavior of the system. In addition, numerical results are validated and compared with those achieved using other analysis, where an excellent agreement is found. The effectiveness and the accuracy of the present IGA approach have been demonstrated and it is shown that the IGA is efficient, robust and accurate in terms of nanoplate problems. This study serves as a benchmark for assessing the validity of numerical methods used to analyze the single-layered graphene sheet with corner cutout.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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