Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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1999.04a
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pp.109-118
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1999
Lifeline system such as oil or gas pipelines and water supply facilities are vulneratble to seismic damages because they are widely exposed to ground failures. Most seismic design criteria of buried pipelines are based on the notion that the longitudinal compressive strain and therefore buckling controls the design. Buckling analysis of buried pipelines subjected to seismic loading is performed by considering the seismic load as the sinusoidally distributed compressive load on the beam on elastic foundation in contrast to existing studies where the buckling load is treated as an end load on the beam column, An approximated analytical solution is obtained by the energy method and its validity is confirmed by the linearized finite element buckling analysis. The results show the beam mode buckling because longitudinal strains at the buckling loads are substantially lower than the strain at the onset of local buckling.
This article describes recent work on mechanics of carbon nanotubes, one of the most fundamental and amazing man-made nanostructures. The noteworthy point is that "nano"-scale mechanics of carbon nanotubes can be well described by the continuum elastic theories for "macro"-scale thin shells. This provides an efficient means to elucidate mechanical deformation effects of carbon nanotubes on their physical and chemical properties, which is significant to develop new-generation nanomaterials based on nanotubes and their composites. Potential applications of the mechanical deformation of nanotubes in nano-electronics and nano-biology are also commented. In addition, theoretical investigations regarding external pressure buckling is carried out here and we have numerically confirmed that larger N (the number of layers) and a smaller D (the innermost diameter) make "corrugation modes" with a larger mode-index k be energetically favored.
The present paper investigate the elastic buckling of chiral double-walled carbon nanotubes (DWCNTs) under axial compression. Using the non-local elasticity theory, Timoshenko beam model has been implemented. According to the governing equations of non-local theory, the analytical solution is derived and the solution for non-local critical buckling loads is obtained. The numerical results show the influence of non-local small-scale coefficient, the vibrational mode number, the chirality of carbon nanotube and aspect ratio of the (DWCNTs) on non-local critical buckling loads of the (DWCNTs). The results indicate the dependence of non-local critical buckling loads on the chirality of single-walled carbon nanotube with increase the non-local small-scale coefficient, the vibrational mode number and aspect ratio of length to diameter.
In the present study, buckling and free vibration analyses of annular thin sector plate made of functionally graded materials (FGMs) resting on visco-elastic Pasternak foundation, subjected to external radial, circumferential and shear in-plane loads is investigated. Material properties are assumed to vary along the thickness according to an power law with Poisson's ratio held constant. First, based on the classical plate theory (CPT), the governing equation of motion is derived using Hamilton's principle and then is solved using the generalized differential quadrature method (GDQM). Numerical results are compared to those available in the literature to validate the convergence and accuracy of the present approach. Finally, the effects of power-law exponent, ratio of radii, thickness of the plate, sector angle, and coefficients of foundation on the fundamental and higher natural frequencies of transverse vibration and critical buckling loads are considered for various boundary conditions. Also, vibration and buckling mode shapes of functionally graded (FG) sector plate have been shown in this research. One of the important obtained results from this work show that ratio of the frequency of FG annular sector plate to the corresponding values of homogeneous plate are independent from boundary conditions and frequency number.
Nasam S. Khater;Mahmoud H. El-Boghdadi;Nashwa M. Yossef
Steel and Composite Structures
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v.51
no.3
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pp.225-241
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2024
For several reasons, cold-formed steel (CFS) beams are often manufactured with holes. Nevertheless, because of holes, the reduction in the web area causes a decrease in the bending strength. Edge stiffeners are presently added around the holes to improve the bending strength of flexural members. Therefore, this research studies CFSZ-beams with stiffened holes and investigates how edge stiffener affects bending strength and failure modes. Nonlinear analysis was carried out using ABAQUS software and the developed finite element (FE) model was verified against tests from previous studies. Using the verified FE model, a parametric study of 104 FE models was conducted to investigate the influence of key parameters on bending strength of Z- sections. The results indicated that the effect of holes is less noticeable in very thin Z-sections. Moreover, adding edge stiffeners around the holes improves the flexural capacity of Z-beams and sometimes restores the original bending capacity. Because the computational techniques used to solve the CFS buckling mode with stiffened holes are still unclear, a numerical method using constrained and unconstrained finite strip method (CUFSM) software was proposed to predict the elastic distortional buckling moment for a wide variety of CFSZ-sections with stiffened holes. A numerical method with two procedures was applied and validated. Upon comparison, the numerical method accurately predicted the distortional buckling moment of CFS Z-sections with stiffened holes.
The steel braces are used to control the lateral drift of high rise buildings. The braces are designed as tensile members since the braces consisted of slender member can not resist compressive loads by elastic buckling. To resolve this problem, a lot of research were performed to develop the non-buckling member. The force limiting device (FLD.) is one of them. The purpose of this study is the development of FLD. to prevent a elastic buckling for a slender member. The folded plate type is proposed to induce the yielding before occurring elastic buckling. In this study, member test and FEM analysis for proposed type were performed. Further, It is verified that the structure with FLD member is stable by high energy absorption. The proposed folded plate type FLD could be effective to preserve the compressive member from the elastic buckling.
Kim, Cheol Hwan;Chae, Won Tak;Oh, Young Suk;Kim, Chae Yeong
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.25
no.3
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pp.279-287
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2013
The steel members are applied to high rise building since they have high strength compare to the concrete member. On the other hand, the elastic buckling is likely to occur in steel member because of their small section. When the elastic buckling occur, the steel structure lose a load carrying capacity. The steel frame would be unstable due to a rapid decline in strength by buckling. The purpose of this study is the development of FLD(Force Limiting Device) to prevent a elastic buckling for a slender member. Further, the behavior of steel structures with FLD would be stable by high energy absorption capacity. The proposed type of FLD is the type of out-of-plane resistance. In this study, member test and FEM analysis for proposed type were performed. The test parameters are thickness and gradient angle of out-of-plane plate. The proposed type may be effective method for FLD.
Shakouri, Meisam;Spagnoli, Andrea;Kouchakzadeh, M.A.
Structural Engineering and Mechanics
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v.60
no.3
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pp.365-386
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2016
This paper describes a systematic numerical investigation into the nonlinear elastic behavior of conical shells, with various types of initial imperfections, subject to a uniformly distributed axial compression. Three different patterns of imperfections, including first axisymmetric linear bifurcation mode, first non-axisymmetric linear bifurcation mode, and weld depression are studied using geometrically nonlinear finite element analysis. Effects of each imperfection shape and tapering angle on imperfection sensitivity curves are investigated and the lower bound curve is determined. Finally, an empirical lower bound relation is proposed for hand calculation in the buckling design of conical shells.
Pandikkadavath, Muhamed Safeer;Sahoo, Dipti Ranjan
Steel and Composite Structures
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v.23
no.3
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pp.285-302
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2017
Buckling-restrained braced frames (BRBFs) are commonly used as the lateral force-resisting systems in building structures in the seismic regions. The nearly-symmetric hysteretic response and the delayed brace core fracture of buckling-restrained braces (BRBs) under the axial cyclic loading provide the adequate lateral force and deformation capacity to BRBFs under the earthquake excitation. However, the smaller axial stiffness of BRBs result in the undesirable higher residual drift response of BRBFs in the post-earthquake scenario. Two alternative approaches are investigated in this study to improve the elastic axial stiffness of BRBs, namely, (i) by shortening the yielding cores of BRBs; and (ii) by reducing the BRB assemblies and adding the elastic brace segments in series. In order to obtain the limiting yielding core lengths of BRBs, a modified approach based on Coffin-Manson relationship and the higher mode compression buckling criteria has been proposed in this study. Both non-linear static and dynamic analyses are carried out to analytically evaluate the seismic response of BRBFs fitted with short-core BRBs of two medium-rise building frames. Analysis results showed that the proposed brace systems are effective in reducing the inter-story and residual drift response of braced frames without any significant change in the story shear and the displacement ductility demands.
Buckling and vibration characteristics of circular laminated plates under in-plane edge loads and resting on Winkler-type foundation are solved by the Ritz method. Inclusive numerical data are presented for the first three eigen-frequencies as a function of in-plane load for different classical edge conditions. Moreover, the effects of fiber orientation on the natural frequencies and critical buckling loads of laminated angle-ply plates with stacking sequence of $[({\beta}/-{\beta}/{\beta}/-{\beta})]_s$, are studied. Also, selected deformation mode shapes are illustrated. The correctness of results is established using finite element software as well as by comparison with the existing results in the literature.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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