This paper is devoted to illustrate some numerical procedures to solve the boundary equilibrium problems of three-dimensional solids that are subjected to thermal strains. The constitutive equations take into account the bounded tensile strength of the material and they are presented in the framework of non-linear elasticity and small strains. The associated equilibrium problem is solved numerically by means of the finite element method and the numerical techniques, i.e. the Newton-Raphson method and the secant method, are revised in order to assure the solution convergence of the discretized problem. Some numerical examples are illustrated.
The stochastic analysis of semi-infinite domain is presented using the weighted integral method, which is improved to include the higher order terms in expanding the displacement vector. To improve the weighted integral method, the Lagrangian remainder is taken into account in the expansion of the status variable with respect to the mean value of the random variables. In the resulting formulae only the 'proportionality coefficients' are introduced in the resulting equation, therefore no additional computation time and memory requirement is needed. The equations are applied in analyzing the semi-infinite domain. The results obtained by the improved weighted integral method are reasonable and are in good agreement with those of the Monte Carlo simulation. To model the semi-infinite domain, the Bettess's infinite element is adopted, where the theoretical decomposition of the strain-displacement matrix to calculate the deviatoric stiffness of the semi-infinite domains is introduced. The calculated value of mean and the covariance of the displacement are revealed to be larger than those given by the finite domain assumptions which is thought to be rational and should be considered in the design of structures on semi-infinite domains.
This paper presents a method for identifying the parameter set of inelastic constitutive equations, which is based on an Evolutionary Algorithm. The advantage of the method is that appropriate parameters can be identified even when the measured data are subject to considerable errors and the model equations are inaccurate. The design of experiments suited for the parameter identification of a material model by Chaboche under the uniaxial loading and stationary temperature conditions was first considered. Then the parameter set of the model was identified by the proposed method from a set of experimental data. In comparison to those by other methods, the resultant stress-strain curves by the proposed method correlated better to the actual material behaviors.
Following the 2011 Fukushima Nuclear Power Plant accident, the IAEA has issued a revised version of the Nuclear Safety Standard for beyond design basis earthquake to consider the core meltdown accident. In Korea, relevant laws and regulations were also revised to consider beyond design basis earthquake to nuclear components. In this paper, CAV, an seismic damage factor that determines the restart of nuclear power plant after operating breakdown earthquake, is proposed for extension to the beyond design basis earthquake. For pipings not satisfying the beyond design basis earthquake condition, several evaluation methods are suggested, such as strain-based evaluation methods, simple nonlinear analysis method and cumulative damage evaluation method.
본 연구에서는 다구찌방법을 이용하여 고분자 전해질 연료전지 스택 가스켓의 강건설계를 수행하였다. 스택의 조립과정 시 발생하는 조립오차(잡음인자)를 고려한다. 이러한 잡음인자를 포함한 연구는 연료전지 스택의 안전성 확보와 성능향상을 위해 필요하다. 잡음인자의 영향이 둔감하도록 설계하기 위하여 다구찌의 강건설계 방법을 적용하였다. 가스켓 해석의 경우 하중과 변위의 초탄성 거동을 표현하기 위하여 Mooney-Rivlin의 변형률에너지 함수를 사용하였다. 또한, 단축 및 등가 이축 인장 시험을 통해 초탄성 거동의 해석에 필요한 물성을 구하였으며, 비선형 초탄성 해석을 수행하고 강건설계를 수행 하였다. PEMFC 스택의 강건설계를 통하여 구조적 신뢰성을 확보하게 되었다.
Aflatooni, Mehran;Chan, Tommy H.T;Thambiratnam, David P.
Structural Monitoring and Maintenance
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제2권3호
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pp.199-211
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2015
The safety and performance of bridges could be monitored and evaluated by Structural Health Monitoring (SHM) systems. These systems try to identify and locate the damages in a structure and estimate their severities. Current SHM systems are applied to a single bridge, and they have not been used to monitor the structural condition of a network of bridges. This paper propose a new method which will be used in Synthetic Rating Procedures (SRP) developed by the authors of this paper and utilizes SHM systems for monitoring and evaluating the condition of a network of bridges. Synthetic rating procedures are used to assess the condition of a network of bridges and identify their ratings. As an additional part of the SRP, the method proposed in this paper can continuously monitor the behaviour of a network of bridges and therefore it can assist to prevent the sudden collapses of bridges or the disruptions to their serviceability. The method could be an important part of a bridge management system (BMS) for managers and engineers who work on condition assessment of a network of bridges.
Based on differential quadrature method (DQM) and nonlocal strain gradient theory (NSGT), forced vibrations of a porous functionally graded (FG) scale-dependent beam in thermal environments have been investigated in this study. The nanobeam is assumed to be in contact with a moving point load. NSGT contains nonlocal stress field impacts together with the microstructure-dependent strains gradient impacts. The nano-size beam is constructed by functionally graded materials (FGMs) containing even and un-even pore dispersions within the material texture. The gradual material characteristics based upon pore effects have been characterized using refined power-law functions. Dynamical deflections of the nano-size beam have been calculated using DQM and Laplace transform technique. The prominence of temperature rise, nonlocal factor, strain gradient factor, travelling load speed, pore factor/distribution and elastic substrate on forced vibrational behaviors of nano-size beams have been explored.
In this paper, the deflection and buckling analyses of porous nano-composite piezoelectric plate reinforced by carbon nanotube (CNT) are studied. The equations of equilibrium using energy method are derived from principle of minimum total potential energy. In the research, the non-local strain gradient theory is employed to consider size dependent effect for porous nanocomposite piezoelectric plate. The effects of material length scale parameter, Eringen's nonlocal parameter, porosity coefficient and aspect ratio on the deflection and critical buckling load are investigated. The results indicate that the effect of porosity coefficient on the increase of the deflection and critical buckling load is greatly higher than the other parameters effect, and size effect including nonlocal parameter and the material length scale parameter have a lower effect on the deflection increase with respect to the porosity coefficient, respectively and vice versa for critical buckling load. Porous nanocomposites are used in various engineering fields such as aerospace, medical industries and water refinery.
In this paper, a Fiber Bragg Grating (FBG) sensor system for smart structures is described. FBGs are well-suited for long term and extremely severe experiments, where traditional strain gauges fail. In the system, a reflect wave-length measurement method which employs a tunable light source to find out the center wave-length of FBG sensor is used. We applied the FBG system to composite repairing structures and beam column joint of building structure. We also applied the system to nuclear energy power plant for structural integrity test to measure the displacement of the structure under designed pressure and to check the elasticity of the structure by measuring the residual strain. The system works very well and it is expected that it can be used for a real-time strain, temperature and vibration detectors as parts of smart structures.
The formulation of a non-linear shear deformable shell element is presented for the solution of stability problems of stiffened plates and shells. The formulation of the geometrical stiffness presented here is exactly defined on the midsurface and is efficient for analyzing stability problems of thick plates and shells by incorporating bending moment and transverse shear resultant force. As a result of the explicit integration of the tangent stiffness matrix, this formulation is computationally very efficient in incremental nonlinear analysis. The element is free of both membrane and shear locking behaviour by using the assumed strain method such that the element performs very well in the thin shells. By using six degrees of freedom per node, the present element can model stiffened plate and shell structures. The formulation includes large displacement effects and elasto-plastic material behaviour. The material is assumed to be isotropic and elasto-plastic obeying Von Mises's yield condition and its associated flow rules. The results showed good agreement with references and computational efficiency.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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