Collision between vessels may lead to structural damage and penetration of hulls. The structural damage of a hull may eventually bring about global collapse of the hull girder and outflow of oil, which would contaminate seawater. Therefore, various regulations require the strength of a vessel after collision to satisfy given criteria, and owners usually request collision analyses to confirm the structural safety of their vessels. In the process of designing a vessel to satisfy the collision strength criteria, the strength has been assessed mostly by conducting collision analyses using numerical techniques, such as dynamic, non-linear, finite-element analysis. Design is an inherently iterative process during which many changes are necessary due to the endless needs for reinforcement and modification. Numerical techniques are not adequate for coping with a situation in which collision analysis is frequently required to provide the revised results that reflect the repetitive changes in designs. Numerical techniques require a lot of time and money to conduct in spite of recent improvements in computing power and in the productivity of modeling tools. Therefore, in this paper, an analytical technique is introduced and a collision problem is idealized and simplified using reasonable assumptions based on appropriate background. The technique was applied to an example of an actual FPSO and verified by comparing the results with results from the numerical technique. A good correlation was apparent between the results of the analytical and numerical techniques.
A steady-state analysis and a simple dynamic model as simplified methods are developed, and results of energy consumption loads are compared with results obtained using computer to evaluate the analytical solution. Before obtaining simplified model a mathematical model is formulated for the effect of wall mass on the thermal performance of four different houses having various wall construction. This analytical study was motivated by the experimental work of Burch et al. An analytical solution of one-dimensional, linear, partial differential equation for wall temperature profiles and room air temperatures is obtained using the Laplace transform method. Typical Meteorological Year data are processed to yield hourly average monthly values. This study is conducted using weather data from four different locations in the United States: Albuquerque, New mexico; Miami, Florida; Santa Maria, California; and Washington D.C. for both winter and summer conditions. The steady state analysis that does not include the effect of thermal mass can provide an accurate estimate of energy consumption in most cases except for houses #2 and #4 in mild weather areas. This result shows that there is an effect of mass on the thermal performance of heavily constructed house in mild weather conditions. The simple dynamic model is applicable for high cycling rates and accurate values of inside wall temperature and ambient air temperature.
The paper presents an effective stiffness model for deformational analysis of reinforced concrete cracked members in bending throughout the short-term loading up to the near failure. The method generally involves the analytical derivation of an effective moment of inertia based on the smeared crack technique. The method, in a simplified way, enables us to take into account the non linear properties of concrete, the effects of cracking and tension stiffening. A statistical analysis has shown that proposed technique is of adequate accuracy of calculated and experimental deflections data provided for beams with small, average and normal reinforcement ratios.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제26권1호
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pp.48-58
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2002
There is a purpose of this study for the proposal of the optimum technique utilized for the vibration design initial step. The stiffened plate structure for the ship hull is made for analysis model. To begin with, dynamic characteristics of stiffened plate structure is analysed using FEM. Main vibrational mode of the structure is decided in the analytical result of FEM. The simplified equation on the natural frequency of the main vibrational mode is induced. Next, sensitivity analysis is carried out using the simplified equation, and rate of change of dynamic characteristics is calculated. Then, amount of design variable is calculated using this sensitivity value and optimum structural modification method. The change of natural frequency is made to be an objective function. Thickness of panel, cross section moment of stiffener and girder become a design variable. The validity of the optimization method using simplified equation is examined. It is shown that the result effective in the optimum modification for natural frequency of the stiffened plate structure.
지진하중(地震荷重)에 대한 구조물(構造物)의 동적(動的) 거동(擧動)은 지반(地盤)의 특성(特性)에 따라 현저한 차이(差異)를 나타내게 되는데 이러한 현상(現象)을 동적(動的) 지반(地盤)-구조물(構造物) 상호작용(相互作用)이라고 한다. 지반(地盤)-구조물(構造物) 상호작용(相互作用)의 해석방법(解析方法)은 크게 직접법(直接法)과 부분구조법(部分構造法)으로 구분되며, 이 중 부분구조법(部分構造法)은 직접법(直接法)에 비하여 해석방법(解析方法)은 간편하지만 매입구조물(埋入構造物)이나 층상지반상(層狀地盤上) 구조물(構造物)에 대한 해석 시 많은 제약(制約)을 받게 된다. 본 논문(論文)에서는 원친적으로 반무한탄성체지반상(半無限彈性體地盤上) 구조물(構造物)에만 효과적으로 적용(適用)할 수 있는 부분구조법(部分構造法)을 적절히 응용(應用)하여 매입구조물(埋入構造物) 혹은 층상지반상(層狀地盤上) 구조물(構造物)에도 적용할 수 있는 방법을 제시(提示)하였으며, 직접법(直接法)에 의한 해석프로그램인 FLUSH의 해석결과와 비교(比較) 검토(檢討)하여 그 타당성(妥當性)을 입증(立證)하였다.
This paper presents a comparative study of a Tubular Linear Machine (TLM) with an Axially Magnetized Single-sided Permanent Magnet (AMSPM) and an Axially Magnetized Double-sided Permanent Magnet (AMDPM) based on analytical field calculations. Using a two-dimensional (2-D) polar coordinate system and a magnetic vector potential, analytical solutions for the flux density produced by the stator windings are derived. This technique is significant for the design and control implementation of electromagnetic machines. The field solution is obtained by solving Maxwell's equations in the simplified boundary value problem consisting of the air gap and coil. These analytical solutions are then used to estimate the self and mutual inductances. Two different types of machine are used to verify the validity of these model simplifications, and the analytical results are compared to results obtained using the finite element method (FEM) and experimental measurement.
A linearly tapered, doubly symmetric thin-walled closed member, such as power-transmission towers and tourist towers, are often characterized by local variation in mass and/or rigidity, due to additional mass and rigidity. On the preliminary stage of design the closed-form solution is more effective than the finite element method. In order to propose approximate solutions, the discontinuous and local variation in mass and/or rigidity is treated continuously by means of a usable function proposed by Takabatake(1988, 1991, 1993). Thus, a simplified analytical method and approximate solutions for the free and forced transverse vibrations in linear elasticity are demonstrated in general by means of the Galerkin method. The solutions proposed here are examined from the results obtained using the Galerkin method and Wilson-${\theta}$ method and from the results obtained using NASTRAN.
Lakshmanan, N.;Saibabu, S.;Murthy, A. Rama Chandra;Ganapathi, S. Chitra;Jayaraman, R.;Senthil, R.
Computers and Concrete
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제6권1호
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pp.41-57
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2009
This paper presents the details of a novel external prestressing technique for strengthening of concrete members. In the proposed technique, transfer of external force is in shear mode on the end block thus creating a complex stress distribution and the required transverse prestressing force is lesser compared to conventional techniques. Steel brackets are provided on either side of the end block for transferring external prestressing force and these are connected to the anchor blocks by expansion type anchor bolts. In order to validate the technique, an experimental investigation has been carried out on post-tensioned end blocks. Performance of the end blocks have been studied for design, cracking and ultimate loads. Slip and slope of steel bracket have been recorded at various stages during the experiment. Finite element analysis has been carried out by simulating the test conditions and the responses have been compared. From the analysis, it has been observed that the computed slope and slip of the steel bracket are in good agreement with the corresponding experimental observations. A simplified analytical model has been proposed to compute load-deformation of the loaded steel bracket with respect to the end block. Yield and ultimate loads have been arrived at based on force/moment equilibrium equations at critical sections. Deformation analysis has been carried out based on the assumption that the ratio of axial deformation to vertical deformation of anchor bolt would follow the same ratio at the corresponding forces such as yield and ultimate. It is observed that the computed forces, slip and slopes are in good agreement with the corresponding experimental observations.
A review of stormwater quantity and quality in the urban environment is presented. The review is presented in three parts. The first part reviews the mathematical methods for stormwater quantity and has been undertaken by examining a number of stormwater models that are in current use. The important feature of models, their applications, and management has been discussed. Different types of stormwater management models are presented in the literatures. Generally, all the models are simplified as conceptual or empirical depending on whether the model is based on physical laws or not. In both cases if any of the variables in the model are regarded as random variables having a probability distribution, then the model is stochastic model. Otherwise the model is deterministic (based on process descriptions). The analytical techniques are presented in this paper.
Cold-formed channel sections are used in a variety of applications in which they are required to absorb deformation energy. This paper investigates the collapse behaviour and energy absorption capability of cold-formed steel channels with flange edge stiffeners under large deformation major-axis bending. The Yield Line Mechanism technique is applied using the energy method, and based upon measured spatial plastic collapse mechanisms from experiments. Analytical solutions for the collapse curve and in-plane rotation capacity are developed, and used to model the large deformation behaviour and energy absorption. The analytical results are shown to compare well with experimental values. Due to the complexities of the yield line model of the collapse mechanism, a simplified procedure to calculate the energy absorbed by channel sections under large bending deformation is developed and also shown to compare well with the experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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