This present article represents the study of the forced vibration of nanobeam of a single-walled carbon nanotube (SWCNTs) surrounded by a polymer matrix. The modeling was done according to the Euler-Bernoulli beam model and with the application of the non-local continuum or elasticity theory. Particulars cases of the local elasticity theory have also been studied for comparison. This model takes into account the different effects of the interaction of the Winkler's type elastic medium with the nanobeam of carbon nanotubes. Then, a study of the influence of the amplitude distribution and the frequency was made by variation of some parameters such as (scale effect ($e_0{^a}$), the dimensional ratio or aspect ratio (L/d), also, bound to the mode number (N) and the effect of the stiffness of elastic medium ($K_w$). The results obtained indicate the dependence of the variation of the amplitude and the frequency with the different parameters of the model, besides they prove the local effect of the stresses.
The present work was aimed to examine the changes of the shape and particle size distribution(PSD) of ${\delta}^{\prime}$ particles on ageing in Al-Li-(Cu, Zr) alloys which had low density, high specific strength and stiffness, Increasing ageing time and temperature resulted in particles whose aspect ratio tended toward 1. The aspect ratio of ${\delta}^{\prime}$ particles was not dependent upon the ageing temperature and time in Al-Li-Cu alloy but was dependent upon them in Al-Li-Zr alloy. The PSD of ${\delta}^{\prime}$ particles in Al-Li-Zr alloy skewed to the right hand compared with that in Al-Li-Cu alloy, because $Al_3Zr$ phase in Al-Li-Zr alloy formed before ageing promoted the precipitation and growth of ${\delta}^{\prime}$ phase. Therefore, the PSD of the ${\delta}^{\prime}$ particles was found to be affected by the presence of $Al_3Zr$ particles. The growth rate of ${\delta}^{\prime}$ phase was not affected by the existence of the third transition phase $T_1$ formed by the addition of Cu in Al-Li alloy but was affected by the existence of $Al_3Zr$ formed by the addition of Zr in Al-Li alloy.
In this study, we propose an optimal design method by applying the Prefabricated Buckling Restrained Brace (PF-BRB) to structures with asymmetrically rigidity plan. As a result of the PF-BRB optimal design of a structure with an asymmetrically rigidity plan, it can be seen that the reduction effect of dynamic response is greater in the case of arrangement considering the asymmetric distribution of stiffness (Asym) than in the case of arrangement in the form of a symmetric distribution (Sym), especially It was confirmed that at an eccentricity rate of 20%, the total amount of reinforced PF-BRBs was also small. As a result of analyzing the dynamic response characteristics according to the change in eccentricity of the asymmetrically rigidity plan, the distribution of the reinforced PF-BRB showed that the larger the eccentricity, the greater the amount of damper distribution around the eccentric position. Additionally, when comparing the analysis models with an eccentricity rate of 20% and an eccentricity rate of 12%, the response reduction ratio of the 20% eccentricity rate was found to be large.
Double skin composite wall system owns several structural merits in terms of high load-carrying capacity, large axial stiffness, and favorable ductility. A recently proposed form of truss connector was used to bond the steel plates to the concrete core to achieve good composite action. The structural behavior of rectangular high walls under compression and T-shaped high walls under eccentric compression has been investigated by the authors. Furthermore, the influences of the truss spacings, the wall width, and the faceplate thickness have been previously studied by the authors on short walls under uniform compression. This paper experimentally investigated the effect of width-to-thickness ratio on the compressive behavior of short walls. Compressive tests were conducted on three short specimens with different width-to-thickness ratios. Based on the test results, it is found that the composite wall shows high compressive resistance and good ductility. The walls fail by local buckling of steel plates and crushing of concrete core. It is also observed that width-to-thickness ratio has great influence on the compressive resistance, initial stiffness, and strain distribution across the section. Finally, the test results are compared with the predictions by modern codes.
Using cross-ties to connect cables together when forming a cable network is regarded as an efficient method of mitigating cable vibrations. Cross-ties have been extended and fixed on bridge decks or towers in some engineering applications. However, the dynamics of this kind of system need to be further studied, and the effects of extending cross-links to bridge decks/towers on the modal response of the system should be assessed in detail. In this paper, a system of two cables connected by an inter-supported cross-link with another lower cross-link extended to the ground is proposed and analyzed. The characteristic equation of the system is derived, and some limiting solutions in closed form of the system are derived. Roots of cable system with special configurations are also discussed, attention being given to the case when the two cables are identical. A predictable mode behavior was found when the stiffness of inter-connection cross-link and the cross-link extended to the ground were the same. The vector of mode energy distribution and the degree of mode localization index are proposed so as to distinguish global and local modes. The change of mode behaviors is further discussed in the case when the two cables are not identical. Effects of cross-link stiffness, cross-link location, mass-tension ratio, cable length ratio and frequency ratio on $1^{st}$ mode frequency and mode shape are addressed.
탄소섬유쉬트를 이용한 철근콘크리트 교량의 보강은 재료의 높은 중량-강도비, 중량-강성비, 내부식성 및 시공의 편리성 등과 같은 여러 가지 장점으로 인하여 최근 그 사용이 급증하고 있다. 본 연구의 목적은 탄소섬유쉬트로 휨보강된 철근콘크리트보의 보강성능을 비교하고, 그 특성을 고려한 보강설계식을 제안하기 위함이다. 철근비 및 보강비에 따른 철근콘크리트보의 보강성능을 검토하기 위하여 3m 경간의 단순보에 대한 실험을 수행하였으며, 파괴모드, 최대하중 및 단면 내에서의 변형률분포에 비중을 두고 결과를 분석하였다. 실험 결과, 보강된 보는 단면 내에서의 변형률이 선형으로 분포하지 않는 것으로 나타났으며, 본 연구에서는 이러한 실험결과를 바탕으로 보강설계식을 제안하고 국내외 여러 실험결과들과의 비교를 통해 제안된 보강설계식이 타당함을 나타내었다.
Rashiddel, Alireza;Hajihassani, Mohsen;Kharghani, Mehdi;Valizadeh, Hadi;Rahmannejad, Reza;Dias, Daniel
Geomechanics and Engineering
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제29권4호
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pp.471-486
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2022
The effect of segmental joints is one of main importance for the segmental lining design when tunnels are excavated by a mechanized process. In this paper, segmental tunnel linings are analyzed by two numerical methods, namely the Beam-Spring Method (BSM) and the Solid-Interface Method (SIM). For this purpose, the Tehran Subway Line 6 Tunnel is considered to be the reference case. Comprehensive 2D numerical simulations are performed considering the soil's calibrated plastic hardening model (PH). Also, an advanced 3D numerical model was used to obtain the stress relaxation value. The SIM numerical model is conducted to calculate the average rotational stiffness of the longitudinal joints considering the joints bending moment distribution and joints openings. Then, based on the BSM, a sensitivity analysis was performed to investigate the influence of the ground rigidity, depth to diameter ratios, slippage between the segment and ground, segment thickness, number of segments and pattern of joints. The findings indicate that when the longitudinal joints are flexible, the soil-segment interaction effect is significant. The joint rotational stiffness effect becomes remarkable with increasing the segment thickness, segment number, and tunnel depth. The pattern of longitudinal joints, in addition to the joint stiffness ratio and number of segments, also depends on the placement of longitudinal joints of the key segment in the tunnel crown (similar to patterns B and B').
In this paper, the nonlinear static and free vibration analysis of Euler-Bernoulli composite beam model reinforced by functionally graded single-walled carbon nanotubes (FG-SWCNTs) with initial geometrical imperfection under uniformly distributed load using finite element method (FEM) is investigated. The governing equations of equilibrium are derived by the Hamilton's principle and von Karman type nonlinear strain-displacement relationships are employed. Also the influences of various loadings, amplitude of the waviness, UD, USFG, and SFG distributions of carbon nanotube (CNT) and different boundary conditions on the dimensionless transverse displacements and nonlinear frequency ratio are presented. It is seen that with increasing load, the displacement of USFG beam under force loads is more than for the other states. Moreover it can be seen that the nonlinear to linear natural frequency ratio decreases with increasing aspect ratio (h/L) for UD, USFG and SFG beam. Also, it is shown that at the specified value of (h/L), the natural frequency ratio increases with the increasing the values amplitude of waviness while the dimensionless nonlinear to linear maximum deflection decreases. Moreover, with considering the amplitude of waviness, the stiffness of Euler-Bernoulli beam model reinforced by FG-CNT increases. It is concluded that the R parameter increases with increasing of volume fraction while the rate of this parameter decreases. Thus one can be obtained the optimum value of FG-CNT volume fraction to prevent from resonance phenomenon.
We proposed the concept of nominal rigidity of a long-span V-shaped rigid frame composite arch bridge, analyzed the effects of structural parameters on nominal rigidity, and derived a theoretical nominal rigidity equation. In addition, we discussed the selection of the arch-to-beam rigidity ratio and its effect on the distribution of internal forces, and analyzed the influence of the ratio on the internal forces. We determined the delimitation value between rigid arch-flexible beam and flexible arch-rigid beam. We summarized the nominal rigidity and arch to beam rigidity ratios of existing bridges. The results show that (1) rigid arch-flexible beam and flexible arch-rigid beam can be defined by the arch-to-beam rigidity ratio; (2) nominal rigidities have no obvious differences among the continuous rigid frame composite arch bridge, V-shaped rigid frame bridge, and arch bridge, which shows that nominal rigidity can reflect the global stiffness of a structure.
Seismic design codes permit the use of Equivalent Static Analysis of buildings considering torsional eccentricity e with dynamic amplification factors on structural eccentricity and some accidental eccentricity. Estimation of e in buildings is not addressed in codes. This paper presents a simple approximate method to estimate e in RC Moment Frame and RC Structural Wall buildings, which required no detailed structural analysis. The method is validated by 3D analysis (using commercial structural analysis software) of a spectrum of building. Results show that dynamic amplification factor should be applied on torsional eccentricity when performing Response Spectrum Analysis also. Also, irregular or mixed modes of oscillation arise in torsionally unsymmetrical buildings owing to poor geometric distribution of mass and stiffness in plan, which is captured by the mass participation ratio. These irregular modes can be avoided in buildings of any plan geometry by limiting the two critical parameters (normalised torsional eccentricity e/B and Natural Period Ratio 𝜏 =T𝜃/T, where B is building lateral dimension, T𝜃 uncoupled torsional natural period and T uncoupled translational natural period). Suggestions are made for new building code provisions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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