Cyclic behaviour of composite (steel-concrete) plate shear walls (CPSW) with variable column flexural stiffness is experimentally and numerically investigated. The investigation included design, fabrication and testing of three pairs of one-bay one-storey CPSW specimens. The reference specimen pair was designed in way that its column flexural stiffness corresponds to the value required by the design codes, while within the other two specimen pairs column flexural stiffness was reduced by 18% and 36%, respectively. Specimens were subjected to quasi-static cyclic tests. Obtained results indicate that column flexural stiffness reduction in CPSW does not have negative impact on the overall behaviour allowing for satisfactory performance for up to 4% storey drift ratio while also enabling inelastic buckling of the infill steel plate. Additionally, in comparison to similar steel plate shear wall (SPSW) specimens, column "pull-in" deformations are less pronounced within CPSW specimens. Therefore, the results indicate that prescribed minimal column flexural stiffness value used for CPSW might be conservative, and can additionally be reduced when compared to the prescribed value for SPSWs. Furthermore, finite element (FE) pushover simulations were conducted using shell and solid elements. Such FE models can adequately simulate cyclic behaviour of CPSW and as such could be further used for numerical parametric analyses. It is necessary to mention that the implemented pushover FE models were not able to adequately reproduce column "pull-in" deformation and that further development of FE simulations is required where cyclic loading of the shear walls needs to be simulated.
The free vibration analysis of stiffened laminated composite plates has been performed using the layered (zigzag) finite element method based on the first order shear deformation theory. The layers of the laminated plate is modeled using nine-node isoparametric degenerated flat shell element. The stiffeners are modeled as three-node isoparametric beam elements based on Timoshenko beam theory. Bilinear in-plane displacement constraints are used to maintain the inter-layer continuity. A special lumping technique is used in deriving the lumped mass matrices. The natural frequencies are extracted using the subspace iteration method. Numerical results are presented for unstiffened laminated plates, stiffened isotropic plates, stiffened symmetric angle-ply laminates, stiffened skew-symmetric angle-ply laminates and stiffened skew-symmetric cross-ply laminates. The effects of fiber orientations (ply angles), number of layers, stiffener depths and degrees of orthotropy are examined.
This study presents the structural analysis of car a seat frame by the finite element method. The load-deformation characteristics of seat frame are simulated according to the test requirements by FMVSS. Three dimensional modeling technique is applied to the components of the seat frame. The shell, solid , gap and rigid elements are employed to model the car seat frame assembly. Numerical results show that the recliner and kunckle plate are identified as the possible weak part of frame, and the results are well consistent with the experimental static load test. The current analysis model can provide useful informations to design a new car seat and can reduce the overall design cost and time.
One of the main causes of unwanted dimensional changes in precision metal mold casting parts is excessive and irregular residual stresses induced by temperature gradients and plastic deformation in the solidifying shell. Residual stresses can also cause stress cracking and lower the fatigue life and fracture strength of the casting parts,. In the present study aluminum alloy casting system with metal mold equipped with electrical heating elements and water cooling units was designed and the casting specimens were produced to quantify the effects of different cooling conditions on the development of residual stresses. the layer removal method was used to measure the biaxial residual stresses in casting specimens produced from the experiments. The experimental results agreed with Tien-Richmond's theoretical model for thermal stress development for the solidifying metal plate
This paper describes a study of the collision of hard steel spheres against aluminium thin circular plates at speeds up to 140 m/s. The tests were monitored by a high speed camera and a chronoscope, which allowed the determination of the ballistic limit and the plate deformation pattern. Quasi-static material parameters were obtained from tests on a universal testing machine and dynamic mechanical characterization of two aluminium alloys were conducted in a split Hopkinson pressure bar. Using a damage model, the perforation of the plates was simulated by finite element analysis. Axisymmetric, shell and solid elements were employed with various parameters of the numerical analysis being thoroughly discussed, in special, the dynamic model parameters. A good agreement between experiments and the numerical analysis was obtained.
Sandwich plates are widely used in lightweight design due to their high strength and stiffness to weight ratio. Due to the heterogeneous structure of sandwich plates, they can exhibit local instabilities (wrinkling), which lead to a sudden loss of stiffness in the structure. This paper presents an analytical solution to the wrinkling problem of sandwich plates. The solution is based on the Rayleigh-Ritz method, by assuming an appropriate deformation field. In contrast to the other approaches up to now, this model takes arbitrary and different orthotropic face layers, finite core thickness and orthotropic core material into account. This approach is the first to cover the wrinkling of unsymmetric sandwiches and sandwiches composed of orthotropic FRP face layers, which are most common in advanced lightweight design. Despite the generality of the solution, the computational effort is kept within bounds. The results have been verified using other analytical solutions and unit cell 3D FE calculations.
In this work, the bending and free vibration analysis of multilayered plates and shells is presented by utilizing a new higher order shear deformation theory (HSDT). The proposed involves only four unknowns, which is even less than the first shear deformation theory (FSDT) and without requiring the shear correction coefficient. Unlike the conventional HSDTs, the present one presents a novel displacement field which incorporates undetermined integral variables. The equations of motion are derived by using the Hamilton's principle. These equations are then solved via Navier-type, closed form solutions. Bending and vibration results are found for cylindrical and spherical shells and plates for simply supported boundary conditions. Bending and vibration problems are treated as individual cases. Panels are subjected to sinusoidal, distributed and point loads. Results are presented for thick to thin as well as shallow and deep shells. The computed results are compared with the exact 3D elasticity theory and with several other conventional HSDTs. The proposed HSDT is found to be precise compared to other several existing ones for investigating the static and dynamic response of isotropic and multilayered composite shell and plate structures.
두께가 얇아짐에 따라 강바닥판은 윤하중의 작용으로 국부적으로 매우 큰 변형이 발생하고, 이것은 교면포장에 종방향으로 구조적인 균열을 야기 시킬 수 있다. 이 연구에서는 강바닥판의 윤하중 국부해석을 위하여 가로보의 휨 및 비틀림강성을 엄밀히 고려할 수 있는 평면쉘 스트립요소, 프리즘요소, 그리고 이 두요소를 연결하는 링크요소로 구성된 개선된 유한대판법을 제시하고자 한다. 이 방법의 효용성을 검증하기 위하여, 강판 플레이트 거더교의 일부를 해석예제로 선택하여 연직처짐 및 교축직각방향 변형율 결과를 쉘요소, 솔리드요소, 그리고 코히시브요소를 이용한 ABAQUS 해석결과와 비교, 검토하였다.
액체금속로 원자로배플 및 상부내부구조물 등은 고온소듐의 자유액면에 접하기 때문에 소듐액면의 상하 이동으로 열 라체팅 손상이 발생할 수 있다. 액체금속로 내부구조물의 열 라체팅 변형 손상을 감지할 수 있는 가동중검사 기법의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 유도초음파를 이용하여 원통형 내부구조물의 열 라체팅 변형 손상을 감지할 수 있는 검사 방법을 제시하였다. 원형통 구조물의 열 라체팅 변형 거동의 모사를 위해 SS 316L 재료의 원통 시험편을 제작하고 $550^{\circ}C$ 이상의 급격한 열하중을 가하면서 냉각수의 자유액면의 상하 이동 시험을 실시하였다. 스테인리스 강 재질의 박판에서의 유도초음파의 분산 특성을 분석하여 $A_0$ 모드를 열 라체팅 변형을 탐지할 수 있는 유효 모드로 선정하였다. 제작된 라체팅 변형 원통형 셀 구조물에서 원주방향으로 반복하여 회전하는 $A_0$ 모드의 전파시간차를 측정함으로써 열 라체팅 변형 탐지 가능성을 확인하였다.
Flame bending has been extensively used in the shipbuilding industry for hull plate forming In flame bending it is difficult to obtain the desired shape because the residual deformation dependson the complex temperature distribution and the thermal plastic strain. Mechanical bending such as reconfigurable press forming multi-point press forming or die-less forming has been found to improve the automation of hull plateforming because it can more accurately control the desired shape than line heating. Multi-point forming is a process in which external forces are used to form metal work-pieces. Therefore it can be a flexible and efficient forming technique. This paper presents an optimal approach to determining the press-stroke for multi-point press forming of curved shapes. An integrated configuration of Finite element analysis (FEA) and spring-back compensation algorithm is developed to calculate the strokes of the multi-point press. Not only spring-back is modeled by elastic plastic shell elements but also an iterative algorithm to compensate the spring-back is applied to adjust the amount of pressing stroke. An iterative displacement adjustment (IDA) method is applied by integration of the FEA procedure and the spring-back compensation work. Shape deviation between the desired surface and deform£d plate is minimized by the IDA algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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