This paper investigates history and modern developments concerning spatial decay estimates for solutions in a semi-infinite cylinder or strip, in which model equations are defined with appropriate homogeneous lateral boundary conditions and initial conditions but left end boundary data are assumed. Our aim is to show this Saint-Venant type decay rate dependent critically on the Poincare constant resulting from characterizing variational principles.
In the companion paper (Lee et al., 2012), it was showed that CMAQ simulation using a lateral boundary conditions (LBCs) derived from RAQMS-CMAQ linkage, compared to the CMAQ results with the default CMAQ LBCs, improved ozone simulations in the conterminous US domain. In the present paper, the study is extended to investigate the influence of LBCs on PM2.5 simulation. MM5-SMOKE-CMAQ modeling system was used for meteorological field generation, emissions preparation and air quality simulations, respectively. Realtime Air Quality Modeling System (RAQMS) model assimilated with satellite observations were used to generate the CMAQ-ready LBCs. CMAQ PM2.5 simulations with RAQMS LBCs and predefined LBCs were compared with U.S. EPA Air Quality System (AQS) measurements. Mean PM2.5 lateral boundary conditions taken from RAQMS outputs showed strong variations both in the horizontal grid and vertical layers in the northern and western boundaries and affected the results of CMAQ PM2.5 predictions. CMAQ with RAQMS LBCs could improve CMAQ PM2.5 predictions resulting in the improvement of index of agreement from 0.38 to 0.63.
Modeling techniques of piled pier were reviewed and the influences of pile cap's boundary conditions were analyzed in this study. The method using flexible springs seems to be useful fur the practical design since its simplified model can represent the complex behaviors of pile groups efficiently. Parameter studies were performed far various pile group arrangements, pile spacings, end bearing conditions, and loading stages to analyze their effects on the lateral displacements, maximum pile bending stresses, and lateral stiffness of pile groups. Through the parameter studies, it was found that when lateral stiffness of pile groups was estimated by using three-dimensional analysis method (YSGroup), its complex behavior could be predicted better than other methods based on single pile analysis.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2002.04a
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pp.489-496
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2002
The lateral buckling of a laminated composite beam is studied. A general analytical model applicable to the lateral buckling of a composite beam subjected to various types of loadings is derived. This model is based on the classical lamination theory, and accounts for the material coupling for arbitrary laminate stacking sequence configuration and various boundary conditions. The effects of the location of applied loading on the buckling capacity are also included in the analysis. A displace-based one-dimensional finite element model is developed to predict critical loads and corresponding buckling modes for a thin-walled composite beam with arbitrary boundary conditions. Numerical results are obtained for thin-walled composites under central point load, uniformly distributed load, and pure bending with angle-ply and laminates. The effects of fiber orientation location of applied load, and types of loads on the critical buckling loads are parametrically studied.
A novel approach for predicting lateral displacement caused by pile installation in anisotropic clay is presented, on the basis of the cylindrical and spherical cavities expansion theory. The K0-based modified Cam-clay (K0-MCC) model is adopted for the K0-consolidated clay and the process of pile installation is taken as the cavity expansion problem in undrained condition. The radial displacement of plastic region is obtained by combining the cavity wall boundary and the elastic-plastic (EP) boundary conditions. The predicted equations of lateral displacement during single pile and multi-pile installation are proposed, and the hydraulic fracture problem in the vicinity of the pile tip is investigated. The comparison between the lateral displacement obtained from the presented approach and the measured data from Chai et al. (2005) is carried out and shows a good agreement. It is suggested that the presented approach is a useful tool for the design of soft subsoil improvement resulting from the pile installation.
RezaTabatabaiefar, S. Hamid;Fatahi, Behzad;Samali, Bijan
Structural Engineering and Mechanics
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v.45
no.3
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pp.311-321
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2013
In this study, to have a better judgment on the structural performance, the effects of dynamic Soil-Structure Interaction (SSI) on seismic behaviour and lateral structural response of mid-rise moment resisting building frames are studied using Finite Difference Method. Three types of mid-rise structures, including 5, 10, and 15 storey buildings are selected in conjunction with three soil types with the shear wave velocities less than 600m/s, representing soil classes $C_e$, $D_e$ and $E_e$, according to Australian Standard AS 1170.4. The above mentioned frames have been analysed under two different boundary conditions: (i) fixed-base (no soil-structure interaction), and (ii) flexible-base (considering soil-structure interaction). The results of the analyses in terms of structural lateral displacements and drifts for the above mentioned boundary conditions have been compared and discussed. It is concluded that the dynamic soil-structure interaction plays a considerable role in seismic behaviour of mid-rise building frames including substantial increase in the lateral deflections and inter-storey drifts and changing the performance level of the structures from life safe to near collapse or total collapse. Thus, considering soil-structure interaction effects in the seismic design of mid-rise moment resisting building frames, particularly when resting on soft soil deposit, is essential.
Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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v.28
no.4
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pp.49-56
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1986
This study was carried out to investigate mechanical characteristics of the uniformly loaded skew-plate at 4 kinds of boundary condition : i) all edges are clamped (BC-1) , ii) all edges are simply supported (BC- 2), iii) two opposite edges are clamped and the other two edges are free (BC-3), and iv )two opposite edges are simply supported and the other two edges are free (BC-4). Various skew angles, 0$^{\circ}$, 10$^{\circ}$, 15$^{\circ}$, 30$^{\circ}$, 40: 45: and 60, of the plate were tested for the above boundary conditions. Resutts obtained from the study are summarized as follows ; 1.The lateral displacement at the center of a skew- plate was decreased as the skewangle increased at all of the boundary conditions. The decrements of the conditions of BC-3 and BC-4 were considerable. And, difference of the displacement between the boundary conditions was decreased as the skew-angle was increased. 2. X-moments (to the Y-axis) at the center of a skew- plate and the minimum principal moments were shown as a similar pattern of change with respect to the skew-angle variation between BC-i and BC-2 and between BC-3 and BC-4, and the pattern of change at the conditions of BC-3 and BC-4 were shown higher rates than those for the conditions of BC-i and BC-2 3.Y-moments (to the X- axis) at the center of a skew-plate and the maximum principal moment were decreased as the skew-angle increased in a similar pattern at all of the boundary conditions. 4.X-moments at the obtuse angle side of a skew-plate were shown as a parabolic pattern of change (frist increased after then decreased) as the skew-angle increased, and a skew-angle resulting the maximum absolute moment was depended on the boundary conditions. 5.Y-moments at the obtuse angle side of a skew-plate were affected by the skewangle much more at the boundary condtions of BC-2 and BC-4 than at the conditions of BC-i and BC-3. 6.Maximum principal moments at the obtuse angle side of a skew-plate at the skew angle of 40$^{\circ}$- 45$^{\circ}$ were resulted almost the same value at all of the boundary conditions .
Lemnitzer, Anne;Nunez, Eduardo;Massone, Leonardo M.
Earthquakes and Structures
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v.11
no.1
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pp.141-163
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2016
Fiber models have been developed and applied to various structural elements such as shear walls, beams and columns. Only scarcely have fiber models been applied to circular foundation systems such as cast in drilled holes shafts (CIDH). In pile foundations with constraint head boundary conditions, shear deformations can easily contribute to the lateral pile response. However, soil structure interaction formulations such as the p-y method, commonly used for lateral pile design, do not include structural shear deformations in its traditional derivation method. A fiber model that couples shear and axial-bending behavior, originally developed for wall elements was modified and validated on circular cross sections (columns) before being applied to a 0.61 m diameter reinforced concrete (RC) pile with fixed head boundary conditions. The analytical response was compared to measured test results of a fixed head test pile to investigate the possible impact of pile shear deformations on the displacement, shear, and moment profiles of the pile. Results showed that shear displacements and forces are not negligible and suggest that nonlinear shear deformations for RC piles should be considered for fixed-head or similar conditions. Appropriate sensor layout is recommended to capture shear deformation when deriving p-y curves from field measurements.
To construct a coronal force-free magnetic field, we must impose the boundary normal current density (or three components of magnetic field) as well as the boundary normal field at the photosphere as boundary conditions. The only method that is known to implement these boundary conditions exactly is the method devised by Grad and Rubin (1958). However, the Grad-Rubin method and all its variations (including the fluxon method) suffer from convergence problems. The magnetofrictional method and its variations are more robust than the Grad-Rubin method in that they at least produce a certain solution irrespective of whether the global solution is compatible with the imposed boundary conditions. More than often, the influence of the boundary conditions does not reach beyond one or two grid planes next to the boundary. We have found that the 2D solenoidal gauge condition for vector potentials allows us to implement the required boundary conditions easily and effectively. The 2D solenoidal condition is translated into one scalar function. Thus, we need two scalar functions to describe the magnetic field. This description is quite similar to the Chandrasekhar-Kendall representation, but there is a significant difference between them. In the latter, the toroidal field has both Laplacian and divergence terms while in ours, it has only a 2D Laplacian term. The toroidal current density is also expressed by a 2D Laplacian. Thus, the implementation of boundary normal field and current are straightforward and their effect can permeate through the whole computational domain. In this paper, we will give detailed math involved in this formulation and discuss possible lateral and top boundary conditions and their meanings.
The accurate modeling of boundary conditions is important in simulations of the discrete element method (DEM) and can affect the numerical results significantly. In conventional triaxial compression (CTC) tests, the specimens are wrapped by flexible membranes allowing to deform freely. To accurately model the boundary conditions of CTC, new flexible boundary algorithms for 2D and 3D DEM simulations are proposed. The new algorithms are computationally efficient and easy to implement. Moreover, both horizontal and vertical component of confining pressure are considered in the 2D and 3D algorithms, which can ensure that the directions of confining pressure are always perpendicular to the specimen surfaces. Furthermore, the boundaries are continuous and closed in the new algorithms, which can prevent the escape of particles from the specimens. The effectiveness of the proposed algorithms is validated by biaxial and triaxial simulations of granular materials. The results show that the algorithms allow the boundaries to deform non-uniformly on the premise of maintaining high control accuracy of confining pressure. Meanwhile, the influences of different lateral boundary conditions on the numerical results are discussed. It is indicated that the flexible boundary is more appropriate for the models with large strain or significant localization than rigid boundary.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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