In this paper, a hybrid/mixed nonlinear shell element is developed in polar coordinate system based on Hellinger/Reissner variational principle and the large-deflection theory of plate. A numerical solution scheme is formulated using the hybrid/mixed finite element method (HMFEM), in which the nodal values of bending moments and the deflection are the unknown discrete parameters. Stability of the present element is studied. The large-deflection analyses are performed for simple supported and clamped circular plates under uniformly distributed and concentrated loads using HMFEM and the traditional displacement finite element method. A parametric study is also conducted in the research. The accuracy of the shell element is investigated using numerical computations. Comparisons of numerical solutions are made with theoretical results, finite element analysis and the available numerical results. Excellent agreements are shown.
Mezquida-Alcaraz, Eduardo J.;Navarro-Gregori, Juan;Lopez, Juan Angel;Serna-Ros, Pedro
Computers and Concrete
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v.23
no.1
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pp.11-23
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2019
Nowadays, the characterization of Ultra-High Performance Fiber-Reinforced Concrete (UHPFRC) tensile behavior still remains a challenge for researchers. For this purpose, a simplified closed-form non-linear hinge model based on the Third Point Bending Test (ThirdPBT) was developed by the authors. This model has been used as the basis of a simplified inverse analysis methodology to derive the tensile material properties from load-deflection response obtained from ThirdPBT experimental tests. In this paper, a non-linear finite element model (FEM) is presented with the objective of validate the closed-form non-linear hinge model. The state determination of the closed-form model is straightforward, which facilitates further inverse analysis methodologies to derive the tensile properties of UHPFRC. The accuracy of the closed-form non-linear hinge model is validated by a robust non-linear FEM analysis and a set of 15 Third-Point Bending tests with variable depths and a constant slenderness ratio of 4.5. The numerical validation shows excellent results in terms of load-deflection response, bending curvatures and average longitudinal strains when resorting to the discrete crack approach.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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1997.10a
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pp.88-95
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1997
In this paper, we present an efficient method for finite element vibration analysis of constantly rotating blade disks which are deformed to some considerable extent by centrifugal force, Coriolis force and operating load, and vibrate due to several types of exciting forces. A blade disk which is a structure with cyclic symmetry is divided into substructures with the same geometry. Only one substructure is modeled and can be analysed rapidly and exactly using discrete Fourier transform by means of a computer with small memory.
Gamino, Andre Luis;Bittencourt, Tulio Nogueira;de Oliveira e Sousa, Jose Luiz Antunes
Computers and Concrete
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v.6
no.3
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pp.187-202
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2009
This paper focuses on the flexural behavior of RC beams externally strengthened with Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRP) fabric. A non-linear finite element (FE) analysis strategy is proposed to support the beam flexural behavior experimental analysis. A development system (QUEBRA2D/FEMOOP programs) has been used to accomplish the numerical simulation. Appropriate constitutive models for concrete, rebars, CFRP and bond-slip interfaces have been implemented and adjusted to represent the composite system behavior. Interface and truss finite elements have been implemented (discrete and embedded approaches) for the numerical representation of rebars, interfaces and composites.
The vibration characteristic analysis of sandwich cylindrical shells subjected with magnetorheological (MR) elastomer and constraining layer are considered in this study. And, the discrete finite element method is adopted to calculate the vibration and damping characteristics of the sandwich cylindrical shell system. The effects of thickness of the MR elastomer, constraining layer, applied magnetic fields on the vibration characteristics of the sandwich shell system are also studied in this paper. Additionally, the rheological properties of the MR elastomer can be changed by applying various magnetic fields and the properties of the MR elastomer are described by complex quantities. The natural frequencies and modal loss factor of the sandwich cylindrical shells are calculated for many designed parameters. The core layer of MR elastomer is found to have significant effects on the damping behavior of the sandwich cylindrical shells.
This paper presents a theoretical analysis for determining the transverse deflection of simply supported battened beams subjected to a uniformly distributed transverse quasi-static load. The analysis considers not only the shear effect but also the discrete effect of battens on the transverse deflection of the battened beam. The analytical solution is obtained using the principle of minimum potential energy. Numerical validation of the present analytical solution is accomplished using finite element methods. The present analytical solution shows that the shear effect on the transverse deflection of battened beams increases with the cross-section area of the main member but decreases with the cross-section area of the batten. The longer the battened beam is, or the larger the moment of inertia of the main member is, the smaller the shear effect will be.
Kim, Sung-Su;Jung, Young-Hoon;Kim, Soo-Il;Lee, Kwang-Wu
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2010.09a
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pp.1130-1141
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2010
Even though a number of historic structures in Korea need to be repaired, an intensive research on their engineering performance has rarely been investigated. Herein, we attempted to provide a methodological approach via the explicit finite element analysis to investigate geotechnical aspect of the performance of the dry-stone wall structures. To do so, we summarized relevant literature on the world-wide historic stone structures as well as its analysis in terms of modern geotechnical engineering. The method of the explicit finite element analysis has been briefly summarized. The numerical results on an idealized block structure show that the displacement of blocks and the distribution of earth pressure is different from the conventional theory of the retaining wall because of the discrete nature of the dry-stone wall structure.
Based on a variational principle of the consistent shear deformable discrete laminate theory derived in the companion paper Part I, a finite element procedure for the vibration analysis of laminated composite plates is presented. The present formulation takes the in-plane displacements of an arbitrary layer, the rotations of the cross section of each layer and transverse displacement of the plate as the state variables at a nodal point of finite element, resulting in total nodal degree of freedom of 2(n+l) +1 for the n-layered laminate. Thus, it allows to specify displacement boundary conditions of layer stretching and/or rotation of layer cross sections around the plate edge and/or lateral displacement. The developed procedure is applied to the free vibration problem for sandwich-type hybrid laminates composed of layers with drastically different material properties whose elasticity solutions are known. Comparison of analysis results with other FEM solutions showed that the present formulation yields better accuracy.
This study presents investigation of the behavior of moderately thick reinforced concrete slabs having hollow cores with different parameters. The experimental part of this investigation includes testing eight specimens of solid and hollow-core slab models having (2.05 m) length, (0.6 m) width and (25 cm) thickness under two monotonic line loads. Load versus deflection was recorded during test at mid span and under load. Numerically, the finite element method is used to study the behavior of these reinforced concrete slabs by using ANSYS computer program. The specimens of slab models are modeled by using (SOLID65) element to represent concrete slabs and (LINK180) element to represent the steel bars as discrete axial members between concrete nodes. The finite element analysis has showed good agreement with the experimental results with difference of (4.71%-8.68%) in ultimate loads. A parametric study have been carried out by using ANSYS program to investigate the effects of concrete compressive strength, size and shape of core, type of applied load and effect of removing top steel reinforcement.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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1999.03b
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pp.22-25
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1999
A dynamic explicit finite element code for simulating sheet forming processes has been developed The code utilises the discrete Kirchhoff shell element and contact force is treated by a conventional penalty method. In order to reduce the computational cost a new and robust contact searching algorithm has been developed and implemented into the code. in the method a hierarchical structure of tool segments called a tree structure is built for each tool at the initial stage of the analysis Tree is built in a way to divide a trunk to 8 sub-trunk 2 in each direction until the lowest level of the tree(leaf) contains exactly one segment of the tool. In order to have a well-balanced tree each box on each sub level contains one eighth of the segments. Then at each time step contact line from a node comes out of the surface of the tool. Simulation of various sheet forming processes were performed to verify the validity of the developed code with main focus on he usefulness of the developed contact searching algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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