The possibilities of non-linear analysis of reinforced-concrete structures are under development. In particular, current research areas include structural analysis with the application of advanced computational and material models. The submitted article aims to evaluate the possibilities of the determination of material properties, involving the tensile strength of concrete, fracture energy and the modulus of elasticity. To evaluate the recommendations for concrete, volume computational models are employed on a comprehensive series of tests. The article particularly deals with the issue of the specific properties of fracture-plastic material models. This information is often unavailable. The determination of material properties is based on the recommendations of Model Code 1990, Model Code 2010 and specialized literature. For numerical modelling, the experiments with the so called "classic" concrete beams executed by Bresler and Scordelis were selected. It is also based on the series of experiments executed by Vecchio. The experiments involve a large number of reinforcement, cross-section and span variants, which subsequently enabled a wider verification and discussion of the usability of the non-linear analysis and constitutive concrete model selected.
Recently, promising structural technologies like multi-function, ultra-load bearing capacity and tailored structures have been put up for discussions. Finite Element (FE) modelling is probably the best-known option capable of treating these superior properties and multi-domain behavior structures. However, advanced materials such as Functionally Graded Material (FGM) and nanocomposites suffer from problems resulting from variable material properties, reinforcement aggregation and mesh generation. Motivated by these factors, this research proposes a unified shape function for FGM, nanocomposites, graded nanocomposites, in addition to traditional isotropic and orthotropic structural materials. It depends not only on element length but also on the beam's material properties and geometric characteristics. The systematic mathematical theory and FE formulations are based on the Timoshenko beam theory for beam structure. Furthermore, the introduced element achieves C1 degree of continuity. The model is proved to be convergent and free-off shear locking. Moreover, numerical results for static and free vibration analysis support the model accuracy and capabilities by validation with different references. The proposed technique overcomes the issue of continuous properties modelling of these promising materials without discarding older ones. Therefore, introduced benchmark improvements on the FE old concept could be extended to help the development of new software features to confront the rapid progress of structural materials.
Earthquake resilience of substations is essential for reliable and sustainable service of electrical grids. The majority of substation equipment consists of cylindrical porcelain components, which are vulnerable to earthquake shakings due to the brittleness of porcelain material. Failure of porcelain equipment has been repeatedly observed in recent earthquakes. Hence, proper seismic modelling of porcelain equipment is important for various limit state checks in both product manufacturing stage and detailed substation design stage. Sheds on porcelain core and cemented joint between porcelain component and metal cap have significant effects on the dynamic properties of the equipment, however, such effects have not been adequately parameterized in existing design guidelines. This paper addresses this critical issue by developing a method for taking these two effects into account in seismic modelling based on numerical and analytical approaches. Equations for estimating the effects of sheds and cemented joint on flexural stiffness are derived, respectively, by regression analyses based on the results of 12 pieces of full-scale equipment in 500kV class or higher. The proposed modelling technique has further been validated by shaking table tests.
In this study, the behavior of the number of anchorage bolts on the glass-fiber reinforced polymer (GFRP) plates adhered to the surfaces of reinforcing concrete (RC) T-beams was investigated analytically. The analytical results were compared to the test results in term of shear strength, and midpoint displacement of the beam. The modelling of the beams was conducted in ABAQUS/CAE finite element software. The Concrete Damaged Plasticity (CDP) model was used for concrete material modeling, and Classical Metal Plasticity (CMP) model was used for reinforcement material modelling. Model-1 was the reference specimen with enough sufficient shear reinforcement, and Model-2 was the reference specimen having low shear reinforcement. Model-3, Model-4 and Model-5 were the specimens with lower shear reinforcement. These models consist of a single variable which was the number of anchorage bolts implemented to the GFRP plates. The anchorage bolts of 2, 3, and 4 were mutually mounted on each GFRP plates through the beam surfaces for Model-3, Model-4, and Model-5, respectively. It was found that Model-1, Model-3, Model-4 and Model-5 provided results approximately equal to the test results. The results show that the shear strength of the beams increased with increasing of anchorage numbers. While close results were obtained for Model-1, Model-3, Model-4 and Model-5, in Model-2, the rate of increase of displacement was higher than the increase of load rate. It was seen, finite element based ABAQUS program is inadequate in the modeling of the reinforced concrete specimens under shear force.
In this paper, a new forming process of large-size forgings of converged nozzle-shape is developed by the experimental study using the incremental forging method and combined forming method. The development of the forming process is focused on the manufacturing of large-size forgings by the press with medium load capacity. Various related processes are proposed and modelling experiments using plasticine are carried out. Thus, the incremental forging method for expanding is recommanded from the study of formability and forming load, etc. The selected process is then subjected to modelling experiments of lead and the design parameters such as preform for final process, die-width of the upper die and reduction amount of each stroke are determined. In order to verify the effectiveness of the selected process, 1/7 scale prototype experiment of the real material is carried out. Forgings of converged nozzle shape can be produced by the developed process within the limit loads and with the simple tools.
Erkmen, R. Emre;Gowripalan, Nadarajah;Sirivivatnanon, Vute
Computers and Concrete
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v.19
no.3
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pp.315-323
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2017
Within the context of continuum mechanics, inelastic behaviours of constitutive responses are usually modelled by using phenomenological approaches. Elasto-plastic damage modelling is extensively used for concrete material in the case of progressive strength and stiffness deterioration. In this paper, a review of the main features of elasto-plastic damage modelling is presented for uniaxial stress-strain relationship. It has been reported in literature that the influence of Alkali-Silica Reaction (ASR) can lead to severe degradations in the modulus of elasticity and compression strength of the concrete material. In order to incorporate the effects of ASR related degradation, in this paper the constitutive model of concrete is based on the coupled damage-plasticity approach where degradation in concrete properties can be captured by adjusting the yield and damage criteria as well as the hardening moduli related parameters within the model. These parameters are adjusted according to results of concrete behaviour from the literature. The effect of ASR on the dynamic behaviour of a beam and a column are illustrated under moving load and cyclic load cases.
Moysan, J.;Ploix, M.A.;Corneloup, G.;Guy, P.;Guerjouma, R. El;Chassignole, B.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.28
no.3
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pp.245-253
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2008
A precise description of the material is a key point to obtain reliable results when using wave propagation codes. In the case of multipass welds, the material is very difficult to describe due to its anisotropic and heterogeneous properties. Two main advances are presented in the following. The first advance is a model which describes the anisotropy resulting from the metal solidification and thus the model reproduces an anisotropy that is correlated with the grain orientation. The model is called MINA for modelling anisotropy from Notebook of Arc welding. With this kind of material model1ing a good description of the behaviour of the wave propagation is obtained, such as beam deviation or even beam division. But another advance is also necessary to have a good amplitude prediction: a good quantification of the attenuation, particularly due to grain scattering, is also required as far as attenuation exhibits a strong anisotropic behaviour too. Measurement of attenuation is difficult to achieve in anisotropic materials. An experimental approach has been based both on the decomposition of experimental beams into plane waves angular spectra and on the propagation modelling through the anisotropic material via transmission coefficients computed in generally triclinic case. Various examples of results are showed and also some prospects to continue refining numerical simulation of wave propagation.
In this research, numerical simulations by PFC considering discrete element method are conducted to predict experimental results of large triaxial compression test with rockfill material for dam construction. For generation of compacted assembly with specific grain size distribution and initial material porosity, the clump logic method and expansion of generated particles are adapted. To predict stress-stain behavior of large triaxial test, discrete particle modelling is applied with micro parameters which are chosen by calibration process. It is expected that distinct particle modelling method could be used as a useful tool to investigate micro and macro behavior associated with geotechnical problems and develop a numerical laboratory.
Using appropriate raw materials for cement is crucial for providing the required products. Monitoring relationships and analyzing distributions in a cement material quarry are important stages in the process. CaO, one of the substantial chemical components, is included in some raw materials such as limestone and marl; furthermore, appraising spatial assessment of this chemical component is also very critical. In this study, spatial evaluation and monitoring of CaO concentrations in a cement site are considered. For this purpose, two effective regression-based models were applied to a cement quarry located in Turkey. For the assessment, some spatial models were developed and performance comparisons were carried out. The results show that the regression-based spatial modelling is an efficient methodology and it can be employed to evaluate spatially varying relationships in a cement quarry.
Heresi, Pablo;Herrera, Ricardo A.;Moroni, Maria O.
Smart Structures and Systems
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v.14
no.5
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pp.883-900
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2014
Shape memory alloys (SMA) can dissipate energy through hysteresis cycles without significant residual deformation. This paper describes the fabrication and testing of copper-based SMA hourglass-shaped plates for use in energy dissipation devices and the development of a numerical model to reproduce the experiments. The plates were tested under cyclic flexural deformations, showing stable hysteresis cycles without strength degradation. A detailed nonlinear numerical model was developed and validated with the experimental data, using as input the constitutive relationship for the material determined from cyclic tests of material coupons under tension loading. The model adequately reproduces the experimental results. The study is focused on the exploitation of SMA in the martensite phase.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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