Connections with damage concentrated to pre-selected components can enhance seismic resilience for moment resisting frames. These pre-selected components always yield early to dissipate energy, and their energy dissipation mechanisms vary from one to another, depending on their position in the connection, geometry configuration details, and mechanical characteristics. This paper presents behaviour insights on two types of beam-to-beam connections that the angles were designed as energy dissipation components, through the results of experimental study and finite element analysis. Firstly, an experimental programme was reviewed, and key responses concerning the working mechanism of the connections were presented, including strain distribution at the critical section, section force responses of essential components, and initial stiffness of test specimens. Subsequently, finite element models of three specimens were established to further interpret their behaviour and response that were not observable in the tests. The moment and shear force transfer paths of the composite connections were clarified through the test results and finite element analysis. It was observed that the bending moment is mainly resisted by axial forces from the components, and the dominant axial force is from the bottom angles; the shear force at the critical section is primarily taken by the slab and the components near the top flange. Lastly, based on the insights on the load transfer path of the composite connections, preliminary design recommendations are proposed. In particular, a resistance requirement, quantified by a moment capacity ratio, was placed on the connections. Design models and equations were also developed for predicting the yield moment resistance and the shear resistance of the connections. A flexible beam model was proposed to quantify the shear resistance of essential components.
Recently, in the domestic amount of materials,curtailment and economic efficiency security by purpose, tapered beam application is achieved, but the architectural design technology of today based on the material non-linear method does not consider solutions to problems such as brittle fracture. So, geometric non-linear evaluation thatincludes initial deformation, width-thickness ratio, web stiffener and unbraced length is required. Therefore, in this study, we used ANSYS, a proven finite elementanalysis program,and material and geometric non-linear analysis to study existing and completed tapered H-section as deep beam's analysis model. Main parameters include the width-thickness ratio of web, stiffener, and flange brace, with the experimental result obtained by main variable buckling and limit strength evaluation. We made certain that a large width-thickness ratio of the web decreases the buckling strength and short unbraced web significantly improves ductility.
PURPOSES : This paper evaluates, using LS/DYNA-3D software, the vehicle impact performance of flexible barriers made of steel W-Beam supported by four different types of post configurations. These types include circular post, H-shape post, C-shape post, and square post. METHODS : The post-soil interaction has been investigated according to different impact angles. For this purpose, energy absorption, maximum displacements of post and rail, and occupant risk index of THIV have been compared each other. The three dimensional soil material model, instead of the conventional spring model based on Winkler and p-y curve, has been used to increase the correctness of computational model. RESULTS : It is noted the crash energy absorption has been increased with respect to the increase of impact angle. CONCLUSIONS : In particular, a post with open section(H-shape, C-shape) shows the greater crash energy absorption capability as compared with a post with closed section under the same level of impact conditions.
The evaporation pressure drop of $CO_2$ (R-744) in a horizontal tube was investigated experimentally. The main components of the refrigerant loop are a receiver, a variable-speed pump, a mass flow meter, a pre-heater and an evaporator (test section). The test section consists of a smooth, horizontal stainless steel tube of 4.57 mm inner diameter. The experiments were conducted at saturation temperature of $-5^{\circ}C\;to\;5^{\circ}C$, and heat flux of 10 to $40kW/m^2$. The test results showed that the evaporation pressure drop of $CO_2$ are highly dependent on the vapor quality, heat flux and saturation temperature. The measured pressure drop during the evaporation process of $CO_2$ increases with increased mass flux, and decreased saturation temperature. The evaporation pressure drop of $CO_2$ is much lower than that of R 22. In comparison with test results and existing correlations, the best fit of the present experimental data is obtained with the previous correlation. But existing correlations failed to predict the evaporation pressure drop of $CO_2$. Therefore, it is necessary to develop reliable and accurate predictions determining the evaporation pressure drop of $CO_2$ in a horizontal tube.
Kim, Jae Young;Lee, Ga Yoon;Yoo, Young Jong;An, Sang Hee;Lee, Kihak
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.23
no.3
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pp.35-43
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2023
This study aims to evaluate the structural safety of a structural thermal barrier, installed inside the structure of a building and performed the role of a load-bearing element and an insulation simultaneously, contributing to the realization of net-zero buildings. To ensure the reliability of the analysis model, the analysis results derived from LS-DYNA were compared with the experimental results. Based on the results shown through the flexural experiment, the reliability of the thermal cross-section insulation structure model for slabs was validated. In addition, the effect of the UHPC block on the load support performance and its contribution to vertical deflection was verified.
The purpose of this study is to investigate the behavior of H-shape column base plates subjected to axial loads and moments. In this study, the behavior of H-shape column base plates is investigated using finite element analysis method and an analytical modelingof the base plates is obtained. The variations of six test specimens include ratiosof axial load, sizes of anchor bolts, and thicknesses of base plates. The experimental results are compared with the results from the finite element analyses and those of the analytical modeling. Bearing pressures of base plates from the finite element analyses are compared with those that are assumed in the design of the base plates. From the results of the research, it is observed that the initial stiffness and yield strengths in the analytical study are very similar to the experimental results. And bearing pressures are concentrated under column section with thin base plates.
Ran Feng;Tao Yang;Zhenming Chen;Krishanu Roy;Boshan Chen;James B.P. Lim
Steel and Composite Structures
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v.46
no.3
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pp.353-366
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2023
This paper presents a finite-element analysis (FEA) of aluminum alloy rectangular hollow sections (RHSs) and square hollow sections (SHSs) with circular through-openings under three-point and four-point bending. First, a finite-element model (FEM) was developed and validated against the corresponding test results available in the literature. Next, using the validated FE models, a parametric study comprising 180 FE models was conducted. The cross-section width-to-thickness ratio (b/t) ranged from 2 to 5, the hole size ratio (d/h) ranged from 0.2 to 0.8 and the quantity of holes (n) ranged from 2 to 6, respectively. Third, results obtained from laboratory test and FEA were compared with current design strengths calculated in accordance with the North American Specifications (NAS), the modified direct strength method (DSM) and the modified Continuous strength method (CSM). The comparison shows that the modified CSM are conservative by 15% on average for aluminum alloy RHSs and SHSs with circular through-openings subject to bending. Finally, a new design equation is proposed based on the modified CSM after being validated with results obtained from laboratory test and FEA. The proposed design equation can provide accurate predictions of flexural capacities for aluminum alloy RHSs and SHSs with circular through-openings.
Higher-mode vertical vortex-induced vibrations (VIV) have been observed on several steel box-girder suspension bridges where different vertical modes are selectively excited in turn with wind velocity in accordance with the Strouhal law. Understanding the relationship of VIV amplitudes for different modes of vibration is very important for wind-resistant design of long-span box-girder suspension bridges. In this study, the basic rectangular cross-section with side ratio of B/D=6 is used to investigate the effect of different modes on VIV amplitudes by section model tests. The section model is flexibly mounted in wind tunnel with a variety of spring constants for simulating different modes of vibration and the non-dimensional vertical amplitudes are determined as a function of reduced velocity U/fD. Two 'lock-in' ranges are observed at the same onset reduced velocities of approximately 4.8 and 9.4 for all cases. The second 'lock-in' range, which is induced by the conventional vortex shedding, consistently gives larger responses than the first one and the Sc-normalized maximum non-dimensional responses are almost the same for different spring constants. The first 'lock-in' range where the vibration frequency is approximately two times the vortex shedding frequency is probably a result of super-harmonic resonance or the "frequency demultiplication". The main conclusion drawn from the section model study, central to the higher-mode VIV of suspension bridges, is that the VIV amplitude for different modes is the same provided that the Sc number for these modes is identical.
This study was programmed to fabricate a beam-to-column connection that is limited to a steel-welded moment connection with full-scale members, using SN steel. A cyclic seismic test was conducted of the nine specimens that were fabricated by choosing the test variable for the weld access hole geometry, connection design method, and RBS. From the test results, failure modes, the moment-drift behavior, and the strain distribution were provided. From the specimen material properties, the beam's nominal plastic flexural capacity and classified qualified connection as a special moment flame were calculated. By analyzing the skeleton part and the baushinger part, a range of strength-raising effects, and deformation ratios were provided, with which the seismic performance of the specimens were evaluated. The test results showed that the specimens eliminated their weld access holes that demonstrated higher seismic performance than the specimens' existing weld access holes, and that the WUF-W connection that was reinforced by the supplemental fillet weld around the shear tap that was fastened by five bolts demonstrated superior seismic performance.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2006.05a
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pp.17-18
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2006
Laser welding of metals has been widely used to improve a wear resistance and a corrosion resistance of the industrial parts. The objective of this research works is to investigate the influence of the process parameters, such as the welding for metals with CW Nd:YAG lasers. The bead-on-plate welding tests are carried out for several combinations of the experimental conditions. In order to quantitatively examine the characteristics of the butt welding, the welding quality of the cut section, stain-stress behavior and the hardness of the welded part are investigated. From the results of the investigation, it has been shown that the optimal welding condition without defects in the vicinity of the welded area and with a good welding quality is 1400W of the laser power, 0.8m/min, 0.9m/min of welding speed and $4{\ell}$ in of pressure for shielding gas.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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