Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.15
no.3
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pp.409-420
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2002
This paper proposed a technique of structural re-analysis for the evaluation of dynamic responses of bridge structure under moving loads using experimental modal results. For successful structural re-analysis, it is required to have accurate estimation techniques of the modal characteristics of bridge structures. The natural frequencies and mode shapes were identified by direct fourier analysis techniques and damping ratios by the random decrement method, respectively. An interpolation method was also proposed for the extension of mode shape measured on limited DOFs. Second, the structural reanalysis was performed using moving mass model and identified modal parameters. The results from the reanalysis show that the proposed technique is very reasonable to evaluate the actual behavior of bridge structures under moving loads.
Abdelrahman, Alaa A.;Shanab, Rabab A.;Esen, Ismail;Eltaher, Mohamed A.
Steel and Composite Structures
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v.44
no.2
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pp.255-270
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2022
This manuscript illustrates the dynamic response of nanoscale carbon nanotubes (CNTs) embedded in an elastic media under moving load using doublet mechanics theory, which not considered before. CNTs are modelled by Timoshenko beam theory (TBT) and a bottom to up modelling nano-mechanics is simulated by doublet mechanics theory to capture the size effect of CNTs. To explore the influence of the CNTs configurations on the dynamic behaviour, both armchair and zigzag configurations are considered. The governing equations of motion and the associated boundary conditions are obtained using the Hamiltonian principle. The Navier solution methodology is applied to obtain the solutions for both orientations. Free vibration and forced response under moving loads are considered. The accuracy of the developed procedure is verified by comparing the obtained results with available previous algorithms and good agreement is observed. Parametric studies are conducted to demonstrate effects of doublet length scale, CNTs configurations, moving load velocities as well as the elastic media parameters on the dynamic behaviours of CNTs. The developed procedure is supportive in the design and manufacturing of MEMS/NEMS made from CNTs.
Box girder bridges are now widely used in bridge construction, and it is necessary to perform load rating regularly to evaluate the load capacity of box girder bridges. Load testing is a common measure for load rating. However, the bridge must be loaded by many trucks under different loading conditions, which is time-consuming and laborious. To solve this problem, this paper proposes a load rating method for box girder bridges based on rapid moving loads testing. The method includes three steps. First, the quasi-influence factors of the bridge are obtained by crossing the bridge with rapidly moving loads, and the structural modal parameters are simultaneously obtained from the dynamic data to supplement. Second, an objective function is constructed, consisting of the quasi-influence factors at several measurement points and structural modal parameters. The finite element model for load rating is then updated based on the Rosenbrock method. Third, on this basis, a load rating method is proposed using the updated model. The load rating method proposed in this paper can considerably reduce the time duration of traditional static load testing and effectively utilize the dynamic and static properties of box girder bridges to obtain an accurate finite element model. The load capacity obtained based on the updated model can avoid the inconsistency of the evaluation results for the different structural members using the adjustment factors specified in codes.
This study was conducted to provide a counterplan for preventing so celled “plastic house syndrome” revealed among farmers spending much time in the plastic houses. For this, working environment inside a plastic house was observed. Then, experiments were carried out mostly in a climatic chamber with three kinds of working posture on uneven($D_1-F_1$) or even($D_2-F_2$) ground surface. Tested work loads with three kinds of working posture were : moving in a sitting posture with attaching breast to legs and waving arms ($A_1$), moving in a bending posture with waving arms ($B_1$), and moving a 6kg weighting luggage in a standing posture ($C_1$) Physiological responses in the workers to three different work loads were observed in a climatic chamber, with or without using some instruments, to evaluate work efficiencies. The results obtained are summerized as follows. 1. $C_1$ was the hardest work and $B_1$ was harder than $A_1$ on the even ground. 2. Worker's physiological fatigue and physical loads remarkably decreased when using the instruments such as a chair and a cart with some rollers on the even ground. 3. Working with pushing a cart($F_1$) was the hardest work, and standing($D_1$) was harder than walking($E_1$) on the uneven ground. 4. Worker's physiological fatigues and physical loads remarkably decreased on the even ground. 5. Similar results were obtained when the same experiment was carried out in a plastic house.
This paper aims to analyze the dynamic response of thermoelectric carbon nanotube-reinforced composite (CNTRC) beams under moving harmonic load resting on Pasternak elastic foundation. The governing equations of thermoelectric CNTRC beam are obtained based on the Karama shear deformation beam theory. The beams are resting on the Pasternak foundation. Previous articles have not performed the moving load mode with the analytical method. The exact solution for the transverse and axial dynamic response is presented using the Laplace transform. A comparison of previous studies has been published, where a good agreement is observed. Finally, some examples were used to analyze, such as excitation frequency, voltage, temperature, spring constant factors, the volume fraction of Carbon nanotubes (CNTs), the velocity of a moving harmonic load, and their influence on axial and transverse dynamic and maximum deflections. The advantages of the proposed method compared to other numerical methods are zero reduction of the error percentage that exists in numerical methods.
Studying the dynamic behavior of axially moving cylindrical shells in hygro-thermal environments has important theoretical and engineering value for aircraft design. Therefore, in this paper, considering hygro-thermal effect, the nonlinear forced vibration of an axially moving cylindrical shell made of functionally graded materials (FGM) is studied. It is assumed that the material properties vary continuously along the thickness and contain pores. The Donnell thin shell theory is used to derive the motion equations of FGM cylindrical shells with hygro-thermal loads. Under the four sides clamped (CCCC) boundary conditions, the Gallekin method and multi-scale method are used for nonlinear analysis. The effects of power law index, porosity coefficient, temperature rise, moisture concentration, axial velocity, prestress, damping and external excitation amplitude on nonlinear forced vibration are explored through parametric research. It can be found that, the changes in temperature and humidity have a significant effect. Increasing in temperature and humidity will cause the resonance position to shift to the left and increase the resonance amplitude.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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1996.04a
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pp.111-118
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1996
Dynamic load models which show the practical behavior of truss bridge subjected to moving train load are presented. Three basically approaches are available for evaluating structural response to dynamic effects : moving force, moving mass, and influence moving force and mass. Simple warren truss bridge model is selected in this research, and idealized lumped mass system, modelled as a planar structure. In the process of dynamic analysis, the uncoupled equation of motion is derived from simultaneous equation of the motion of truss bridge and moving train load. The solution of the uncoupled equations of motion is solved by Newmark-$\beta$ method. The results show that dynamic response of moving mass and static analysis considering the impact factor specified in the present railway bridge code was nearly the same. Generally, the dynamic response of moving force is somewhat greater than that of moving mass. The dynamic load models which are presented by this study are obtained relatively adequate load model when apply to a truss bridge.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2001.10a
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pp.459-466
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2001
The floor vibration aspect for building structures which are in need of large open space are influenced by the interrelation between natural frequency and working loads. Structures with a long span and low natural frequency have a higher possibility of experiencing excessive vibration induced by dynamic excitation such as human activities. These excessive vibrations make the residents uncomfortable and the serviceability deterioration. Need formulation of loads data through actual measurement to apply walking loads that is form of dynamic load in structure analysis. The loads induced by human activities were classified into two types. First type is in place loads. the other type is moving loads. A series of laboratories experiments had been conducted to study the dynamic loads induced by human activities. The earlier works were mainly concerned to parameters study of dynamic loads. In this Paper, the walking loads have been directly measured by using the measuring plate in which two load cells were placed, the parameters, the load-time history of walking loads, and the dynamic load factors have been analyzed. Moreover, the shape of the harmonic loads which were gotten by decomposition the walking loads have been analyzed , and the walking loads modeling have been carried out by composition these harmonic loads derived by functional relation.
In order to study unsteady aerodynamic loads on high speed trains passing by each other at the speed of 350km/h, three-dimensional flow fields around trains during the crossing event are numerically simulated using the three-dimensional Euler equations. The Roe's FDS with MUSCL interpolation is employed to simulate wave phenomena properly. An efficient moving grid system based on domain decomposition techniques is developed to analyze the unsteady flow field induced by the restricted motion of a train on a rail. The numerical simulations of the trains passing by on the double-track are carried out to study the effect of the train nose-shape, the train length and the existence of tunnel when the crossing event occur. Unsteady aerodynamic loads side force and drag force-acting on the train during the crossing are numerically predicted and anlayzed. It is found that the strength of the side force mainly depends on the nose-shape, and that of drag force on tunnel existence. And it is observed that the push-pull like impulsive force successively acts on each car and acts in different directions between the neighborhood cars. The maximum change of the impulsive force reaches about 3 tons. These aerodynamic force data are absolutely necessary for the evaluation of the stability of the high speed multi-car train. The results also indicate the effectiveness of the present numerical method for the simulation of unsteady flow field induced by the bodies in the relative motion.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2001.04a
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pp.414-421
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2001
Recently, the damping effect of building structures are greatly reduced because the use of non-structures members as like curtain wall are decreased and large open space are in need for the service of buildings. Assembly and office buildings with a lower natural frequency have a higher possibility of experiencing excessive vibration induced by human activities as like jumping, running and walking. These excessive vibration make the occupants uncomfortable and the serviceability deterioration. The common method of application of walking loads for the vibration analysis of structures subjected to walking loads is to inflict a series unit walking load and a periodic function at a node. But this method could not consider the moving effect of walking. In this study, natural frequency and damping ratio of plate structure are evaluated by heel drop tests. And new application of equivalent walking loads are introduced for vibration analysis of real slab system subjected to walking loads. The response obtained from the numerical analysis are compared well to the results measured by experimental tests. It is possible to efficiently analyze the vibration of floor which is subjected to walking loads by applying equivalent walking loads.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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