Yousry B.I. Shaheen;Ghada M. Hekal;Ahmed K. Fadel;Ashraf M. Mahmoud
Structural Engineering and Mechanics
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v.90
no.6
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pp.611-633
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2024
This study intends to investigate the response of multi-cell (MC) beams to flexural loads in which the primary reinforcement is composed of both metallic and non-metallic materials. "Multi-cell" describes beam sections with multiple longitudinal voids separated by thin webs. Seven reinforced concrete MC beams measuring 300×200×1800 mm were tested under flexural loadings until failure. Two series of beams are formed, depending on the type of main reinforcement that is being used. A control RC beam with no openings and six MC beams are found in these two series. Series one and two are reinforced with metallic and non-metallic main reinforcement, respectively, in order to maintain a constant reinforcement ratio. The first crack, ultimate load, deflection, ductility index, energy absorption, strain characteristics, crack pattern, and failure mode were among the structural parameters of the beams under investigation that were documented. The primary variables that vary are the kind of reinforcing materials that are utilized, as well as the kind and quantity of mesh layers. The outcomes of this study that looked at the experimental and numerical performance of ferrocement reinforced concrete MC beams are presented in this article. Nonlinear finite element analysis (NLFEA) was performed with ANSYS-16.0 software to demonstrate the behavior of composite MC beams with holes. A parametric study is also carried out to investigate the factors, such as opening size, that can most strongly affect the mechanical behavior of the suggested model. The experimental and numerical results obtained demonstrate that the FE simulations generated an acceptable degree of experimental value estimation. It's also important to demonstrate that, when compared to the control beam, the MC beam reinforced with geogrid mesh (MCGB) decreases its strength capacity by a maximum of 73.33%. In contrast, the minimum strength reduction value of 16.71% is observed in the MC beams reinforced with carbon reinforcing bars (MCCR). The findings of the experiments on MC beams with openings demonstrate that the presence of openings has a significant impact on the behavior of the beams, as there is a decrease in both the ultimate load and maximum deflection.
We present an efficient design approach for a plasmonic slot waveguide using a genetic algorithm. The analyzed structure consists of a nanometric slot in a thin metallic film embedded within a dielectric. To achieve high confinement without long propagation length, the thickness and width of the slot are optimally designed in order to optimize the figures of merit including mode confinement and propagation length. The optimized design is based on the finite element method and enhances the guiding and focusing of light power propagation.
This article explores a constitutive equation that is able to correlate stress, strain and strain rate. In order to show the advantages of the constitutive equation here proposed and how its material parameters are obtained, data extracted from the literature, for materials as different as polymers and metallic alloys, are used. Finite element simulation of the impact behaviour of a beam is presented to highlight the care one needs to exercise when using the more traditional Cowper-Symonds equation. The present constitutive equation has shown to be accurate for a wide range of strains, stresses and strain rates.
This paper is concerned with the simulation-based process design method involved non-steady state problem of tension levelling considering the elasto-plastic hardening behavior of a metallic strip by a commercial code ABAQUS/Standard. The tension levelling process is peformed to elongate the strip plastically in combination of tensile and bending strain by a controlled manner so that all longitudinal fibers in the strip have an approximately equal amount of length and undesirable strip shapes are corrected to the flat share. Objectives of this paper are the development of a general method for the design of a tension leveller by a finite element method and parameter studies for the deisgn variables such as the applied tension, the roll intermash includes the determination of the steady state using the simple unit of the tension levelling line and the effect of the finite element mesh size on the amount and distribution of the strain calculated. The analysis provides the information about the intermesh effect on the amount and final shapes of the strip and distribution of the strain in order to determine the amount elongation for correction of the irregular share.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2000.10a
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pp.42-48
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2000
This paper is concerned with a simulation-based process design for the tension levelling of metallic strips based on the elasto-plastic finite element analysis with reduced integration and hourglass control. The tension levelling process is performed to elongate the strip plastically in combination of tensile and bending strain by a controlled manner so that all longitudinal fibers in the strip have an approximately equal amount of length and undesirable strip shapes are corrected to the flat shape. The analysis deals with a method for calculating the quantitative level of the curl to investigate the roll arrangements and intermesh suitable to elimination of the curl. The analysis provides the information about the intermesh effect on the amount, the tension effect and distribution of the strain as well as the stress in order to determine the amount of elongation for correction of the irregular shape. The desired elongation is referred to determine the number of work rolls and the value of tension. Especially, the analysis investigates tile effect of the mesh size in the non-steady state finite element analysis on the amount and distribution of the strain.
Magnesium and magnesium alloys are promising materials for light weight and high strength applications. In order to obtain homogeneous and high quality products in powder compaction and powder forging processes, it is very important to control density and density distributions in powder compacts. In this study, a model for densification of metallic powder is proposed for pure magnesium. The mode] considers the effect of powder characteristics using a pressure-dependent critical density yield criterion. Also with the new model, it was possible to obtain reasonable physical properties of pure magnesium powder using cold iso-state pressing. The proposed densification model was implemented into the finite element method code. The finite element analysis was applied to simulating die compaction of pure magnesium powders in order to investigate the density and effective strain distributions at room temperature.
A concrete cask is an option for spent nuclear fuel interim storage. A concrete cask usually consists of a metallic canister which confines the spent nuclear fuel assemblies and a concrete overpack. When the overpack undergoes a missile impact, which might be caused by a tornado or an aircraft crash, it should sustain an acceptable level of structural integrity so that its radiation shielding capability and the retrievability of the canister are maintained. A missile impact against a concrete overpack produces two damage modes, local damage and global damage. In conventional approaches [1], those two damage modes are decoupled and evaluated separately. The local damage of concrete is usually evaluated by empirical formulas, while the global damage is evaluated by finite element analysis. However, this decoupled approach may lead to a very conservative estimation of both damages. In this research, finite element analysis with material failure models and element erosion is applied to the evaluation of local and global damage of concrete overpacks under high speed missile impacts. Two types of concrete overpacks with different configurations are considered. The numerical simulation results are compared with test results, and it is shown that the finite element analysis predicts both local and global damage qualitatively well, but the quantitative accuracy of the results are highly dependent on the fine-tuning of material and failure parameters.
The purpose of this paper is to suggest the effective equivalent finite element model for the impact limiter of a nuclear spent fuel shipping cask made of sandwich composite panels. The sandwich composite panels were composed of a metallic facesheet and a core material made of urethane foam, balsa wood and red wood, respectively. The effective equivalent finite element model for the impact limiter was proposed by comparing the results of low-velocity impact test of sandwich panels. An explicit finite element analysis based on LS-DYNA 3D was done in this study. The results showed that the solid elements were recommended to model the facesheet and core of sandwich panels for impact limiter compared to combination modeling method, in which the layered shell element for facesheet and solid element for core material are used. In particular, the solid element for balsa and red wood core materials should be modeled by the element elimination approach.
The object of this research is to estimate the hardenability of quenched carbon steels AISI 1050. The equation of transient heat conduction was analyzed to derive cooling curve by finite element method. The effects of temperature on physical properties, metallic structures and the latent heat by phase transformation were considered. A good agreement was found between analytical and experimental results to show that the proposed numerical procedure was reliable. This procedure could be used as the detabase for optimal condition of heat treatment cycle.
The benchmark on the ASCE cable-stayed bridge has gathered since its proposal the interest of many specialists in the field of the structural control and the dynamic response of long span bridges. Starting from the original benchmark statement in the MATLAB framework, a refined version of the bridge model is developed in the ANSYS commercial finite element environment. A passive structural control system is studied through non linear numerical analyses carried out in time domain for several seismic realizations in a multiple support framework. An innovative electro-inductive device is considered. Its positive performance is compared with an alternative version considering traditional metallic dampers.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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