A finite element analysis code considering elasto-plastic large deformation is developed to predict the ultimate strength of circular cylinders subject to external pressure loading by introducing a new type of axisymmetric shell element which can take into account the plasticity effect due to the circumferential bending while drastically saving the computing efforts compared with the tree dimensional finite element analysis. It is observed that analsis results of present approach show good agreement with the test results of previous works. Parametric study gives the effects of initial imperfections on ultimate strength ahd this information is recommended to be used to modify the actual test data to the ones which can be used more reasonably in making empirical design formulas.
The ratios of elastic to shear modulus of the structures as laminated composite plates and shells, are very large. They are much susceptible to effect of shear deformation. In order to obtain the accurate solutions of laminated composite plate and shells, the effects of shear strain should be considered for the analysis and design of them. Especially, the more exact solution can be obtained in applying to higher-order shear deformation theory. Therefore, in this paper, the third-order shear deformation theory is used to present the distributions of bending, the characteristics of natural frequencies and the buckling load according to the effects of ply orientation, number of layers for the laminated composite plates and shells with simply supported boundary conditions.
Arefi, Mohammad;Mohammadi, Masoud;Tabatabaeian, Ali;Dimitri, Rossana;Tornabene, Francesco
Steel and Composite Structures
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v.27
no.4
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pp.525-536
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2018
This paper focuses on the application of the first-order shear deformation theory (FSDT) to thermo-elastic static problems of functionally graded carbon nanotubes reinforced composite (FG-CNTRC) cylindrical pressure vessels. A symmetric displacement field is considered as unknown function along the longitudinal direction, whereas a linear distribution is assumed along the thickness direction. The cylindrical pressure vessels are subjected to an inner and outer pressure under a temperature increase. Different patterns of reinforcement are applied as distribution of CNTs. The effective material properties of FG-CNTRC cylindrical pressure vessels are measured based on the rule of mixture, whereas the governing equations of the problem are here derived through the principle of virtual works. A large parametric investigation studies the effect of some significant parameters, such as the pattern and volume fraction of CNTs, on the longitudinal distribution of deformation, strain and stress components, as useful tool for practical engineering applications.
Arul Jayachandran, S.;Kalyanaraman, V.;Narayanan, R.
Structural Engineering and Mechanics
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v.18
no.1
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pp.41-58
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2004
The postbuckling behaviour of thin shells has fascinated researchers because the theoretical prediction and their experimental verification are often different. In reality, shell panels possess small imperfections and these can cause large reduction in static buckling strength. This is more relevant in thin laminated composite shells. To study the postbuckling behaviour of thin, imperfect laminated composite shells using finite elements, explicit incremental or secant matrices have been presented in this paper. These incremental matrices which are derived using Marguerre's shallow shell theory can be used in combination with any thin plate/shell finite element (Classical Laminated Plate Theory - CLPT) and can be easily extended to the First Order Shear deformation Theory (FOST). The advantage of the present formulation is that it involves no numerical approximation in forming total potential energy of the shell during large deformations as opposed to earlier approximate formulations published in the literature. The initial imperfection in shells could be modeled by simply adjusting the ordinate of the shell forms. The present formulation is very easy to implement in any existing finite element codes. The secant matrices presented in this paper are shown to be very accurate in tracing the postbuckling behaviour of thin isotropic and laminated composite shells with general initial imperfections.
Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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v.11
no.4
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pp.26-33
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2002
One characteristic of Fine-Blanking is that the size and the direction of stress and strain are very complex in the plastic flow according to the condition of blanking. Especially, they are affected by the clearance of punch and die, by the force of blanking holder and by the force of counter punch. The purpose of this research is to how the deformation behavior in shear zone more clearly, based on Green & Cauch's large deformation theory. The deformation behavior and cracks were investigated in each step of shear, according to punch penetration increase, the use of V-indenter ring and the hardness of materials. This research found that the transforming behavior was the same as pure discretion and the cracks could be prevented when hardness is low.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2000.10a
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pp.70-73
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2000
A finite element analysis model is suggested for analysis of forming process of milli structure whose size is from a few hundreds ${\mu}m$ to a few mm. In this paper, finite element formulation which assemble crystal plasticity theory considering texture development with damage mechanics is developed, since orientation development and growth of micro voids became the primary factors for deformation aspects in large deformation of milli structure. Applying to, extremely, extrusion process of single crystal and extrusion/drawing process of polycrystal milli-size bar, extrusion force, preferred orientation, and damage evolution are examined to understand the characteristics of deformation of milii-size bar.
The presence of elevated temperature can alter significantly the structural response of fibre-reinforced laminated composites. A thermal environment causes degradation in both strength and constitutive properties, particularly in the case of fibre-reinforced polymeric composites. Furthermore, associated thermal expansion, either alone or in combination with mechanically induced deformation, can result in buckling, large deflections, and excessively high stress levels. Consequently, it is often imperative to consider environmental effects in the analysis and design of laminated systems. Exact analytical solutions of higher-order shear deformation theory is developed to study the thermal buckling of cross-ply and antisymmetric angle-ply rectangular plates. The buckling behavior of moderately thick cross-ply and antisymmetric angle-ply laminates that are simply supported and subject to a uniform temperature rise is analyzed. Numerical results are presented for fiber-reinforced laminates and show the effects of ply orientation, number of layers, plate thickness, and aspects ratio on the critical buckling temperature and compared with those obtained using the classical and first-order shear deformation theory.
Nonlinear behavior and large deformation cannot be analyzed using techniques based on linear theory. Nonetheless, they are emerging as gradually huge and complex structures. In addition, the optimum design of structure is necessary in the development of high-performance computation and numerical methods. as well as stricter design-criterion. Therefore, the structural problems in engineering that are limited to the linear region must be extended to the nonlinear region. Likewise, structural behavior must be accurately analyzed. In turn, this requires considering the expected problems beforehand. Only then can an efficient, economical, and optimized structure be designed. This paper presents the solution of the geometrical nonlinear problem of anisotropic cylindrical shell. The characteristics of the geometrical nonlinear behavior of anisotropic circular cylindrical shells may vary according to several causes. e.g., change of fibers, curvature in the circumferential direction, subtended angle, aspect, etc. Parametric studies were conducted to determine the effect of factors on the large deflection behavior of laminated shells, with interesting observations.
Generally, Hertz theory is used to analyze the contact problem of two bodies. It is simple derivation of solution in the contact part. And calculation time is short Moreover, it can mean well that many wear occurs relatively. However, material property becomes plastic deformation when large perpendicular pressure acts on a small contact surface product. In this case, Hertz theory is inapplicable. Therefore this thesis carried the finite element analysis in consideration of material elasticitystrain and the shape of the geometric from contact point. And it compared with Hertz theory that change of the contact surface and contact pressure.
This paper presents an experimental study of six steel reinforced high strength concrete T-shaped short-limb shear walls configured with T-shaped steel truss under low cyclic reversed loading. Considering different categories of ratios of wall limb height to thickness, shear/span ratios, axial compression ratios and stirrup reinforcement ratios were selected to investigate the seismic behavior (strength, stiffness, energy dissipation capacity, ductility and deformation characteristics) of all the specimens. Two different failure modes were observed during the tests, including the flexural-shear failure for specimens with large shear/span ratio and the shear-diagonal compressive failure for specimens with small shear/span ratio. On the basis of requirement of Chinese seismic code, the deformation performance for all the specimens could not meet the level of 'three' fortification goals. Recommendations for improving the structural deformation capacity of T-shaped steel reinforced high strength concrete short-limb shear wall were proposed. Based on the experimental observations, the mechanical analysis models for concrete cracking strength and shear strength were derived using the equivalence principle and superposition theory, respectively. As a result, the proposed method in this paper was verified by the test results, and the experimental results agreed well with the proposed model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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