Complex and large lattice type structures are frequently used in design of bridge, tower, crane and aerospace structures. In general, in order to analyze these structures we have used the finite element method(FEM). This method is the most widely used and powerful method for structural analysis lately. However, it is necessary to use a large amount of computer memory and computational time because the FEM requires many degrees of freedom for solving dynamic problems exactly for these complex and large structures. For analyzing these structures on a personal computer, the authors developed the transfer stiffness coefficient method(TSCM). This method is based on the concept of the transfer of the nodal dynamic stiffness coefficient matrix which is related to force and displacement vector at each node. And we suggested TSCM for free vibration analysis of complex and large lattice type structures in the previous report. In this paper, we formulate forced vibration analysis algorithm for complex and large lattice type structures using extened TSCM. And we confirmed the validity of TSCM through computational results by the FEM and TSCM, and experimental results for lattice type structures with harmonic excitation.
Kim Hyun-Su;Kim Hye-Sook;Kim Hyun-Jung;Lee Dong-Guen
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2006.04a
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pp.865-872
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2006
Recently, many apartment buildings in the shear wall system often has pilotis in the lower story to meet the architectural needs. If the lateral force resisting system consists of shear walls supported by columns and beams. the discontinuity at the lowest level with pilotis results in the vertical irregularity with strength and stiffness. So, there are needs to be considered tile analysis and design about column and beam bellow shear walls and the behavior and stress condition of structure by stiffness change being generated at shear walls. The purpose of this paper is to investigate the behavior of shear wall structures with pilotis using the floors modeled as rigid diaphragm or semi rigid diaphragm. Through analyses, after estimating values of the story drift, natural period, stress condition of shear walls and the forces of column, we inferred how the behavior of shear wall structures with pilotis was influenced by the floor stiffness.
Sohn, Dueck Su;Lee, Jae Hoon;Jeong, Ho Seong;Park, Joo Young;Jeong, Jin Hoon
International Journal of Highway Engineering
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v.15
no.1
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pp.95-102
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2013
PURPOSES: The existing method evaluating the existence of the hollows in concrete pavement does not consider the stiffness of pavement. In addition, the method uses unreasonable logic judging the hollow existence by the deflection caused by zero loading. In this study, the deflection of slab corner due to heavy weight deflectometer (HWD) was measured in concrete pavement sections where underground structures are located causing the hollows around them. METHODS: The modulus of subgrade reaction obtained by comparing the actual deflection of slab to the result of finite element analysis was calibrated into the composite modulus of subgrade reaction. The radius of relative stiffness was calculated, and the relationship between the ratio of HWD load to the radius of relative stiffness and the slab deflection was expressed as the curve of secondary degree. RESULTS: The trends of the model coefficients showing width and maximum value of the curve of secondary degree were analyzed by categorizing the pavement sections into three groups : hollows exist, additional investigation is necessary, and hollows do not exist. CONCLUSIONS: The results analyzed by the method developed in this study was compared to the results analyzed by existing method. The model developed in this study will be verified by analyzing the data obtained in other sections with different pavement structure and materials.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.16
no.6
s.111
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pp.619-626
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2006
Body-on-frame type vehicle has a set of frame bushes between body and frame for vibration isolation. Such frame bushes are important vibration transmission paths to passenger space for excitations during driving. In order to reduce the vibration level of passenger space, therefore, change of complex stiffness of the frame bushes is more efficient than modification of other parts of the vehicle such as body, frame and suspension. The purpose of this study is to reduce the vibration level for ride comfort by optimization of complex stiffness of frame bushes. In order to do this, a simple finite element vehicle model was constructed and complex stiffness of the frame bushes was set to be design variables. The objective function was defined to reflect frequency dependence of passenger ride comfort. Genetic algorithm and sub-structure synthesis were applied for minimization of the objective function. After optimization level at a position of interest on the car body was reduced by about 43.7 % in RMS value. Causes for optimization results are discussed.
Topology optimization of structures seeking the best distribution of mass in a design space to improve the structural performance and reduce the weight of a structure is one of the most comprehensive issues in the field of structural optimization. In addition to structures stiffness as the most common objective function, frequency optimization is of great importance in variety of applications too. In this paper, an efficient multi-objective Bi-directional Evolutionary Structural Optimization (BESO) method is developed for topology optimization of frequency and stiffness in continuum structures simultaneously. A software package including a Matlab code and Abaqus FE solver has been created for the numerical implementation of multi-objective BESO utilizing the weighted function method. At the same time, by considering the weaknesses of the optimized structure in single-objective optimizations for stiffness or frequency problems, slight modifications have been done on the numerical algorithm of developed multi-objective BESO in order to overcome challenges due to artificial localized modes, checker boarding and geometrical symmetry constraint during the progressive iterations of optimization. Numerical results show that the proposed Multiobjective BESO method is efficient and optimal solutions can be obtained for continuum structures based on an existent finite element model of the structures.
Modular construction has been increasingly used for mid-to-high rise buildings attributable to the high construction speed, improved quality and low environmental pollution. The individual and repetitive room-sized module unit is usually fully finished in the factory and installed on-site to constitute an integrated construction. However, there is a lack of design guidance on modular structures. This paper mainly focuses on the evaluation of the initial stiffness of corrugated steel plate shears walls (CSPSWs) in container-like modular construction. A finite element model was firstly developed and verified against the existing cyclic tests. The theoretical formulas predicting the initial stiffness of CSPSWs were then derived. The accuracy of the theoretical formulas was verified by the related numerical and test results. Furthermore, parametric analysis was conducted and the influence of the geometrical parameters on the initial stiffness of CSPSWs was discussed and evaluated in detail. The present study provides practical design formulas and recommendations for CSPSWs in modular construction, which are useful to broaden the application of modular construction in high-rise buildings and seismic area.
Based on the energy-variational principle, a coupling vibration analysis model of high-speed railway simply supported beam bridge-track structure system (HSRBTS) was established by considering the effect of shear deformation. The vibration differential equation and natural boundary conditions of HSRBTS were derived by considering the interlayer slip effect. Then, an analytic calculation method for the natural vibration frequency of this system was obtained. By taking two simply supported beam bridges of high-speed railway of 24 m and 32 m in span as examples, ANSYS and MIDAS finite-element numerical calculation methods were compared with the analytic method established in this paper. The calculation results show that two of them agree well with each other, validating the analytic method reported in this paper. The analytic method established in this study was used to evaluate the natural vibration characteristics of HSRBTS under different interlayer stiffness and length of rails at different subgrade sections. The results show that the vertical interlayer compressive stiffness had a great influence on the high-order natural vibration frequency of HSRBTS, and the effect of longitudinal interlayer slip stiffness on the natural vibration frequency of HSRBTS could be ignored. Under different vertical interlayer stiffness conditions, the subgrade section of HSRBTS has a critical rail length, and the critical length of rail at subgrade section decreases with the increase in vertical interlayer compressive stiffness.
There are many methods to reduce the weight and the cost of the automobile body, among them, Tailor Welded Blank (TWB) is new welding method applied to body structure. It is necessary to evaluate mechanical properties of TWB structures or sheets for the application to automobile body parts. In this study, the stiffness of T-type and L-type joint structures, composite of TWB panel, which simplified two portions of side structure in automobile body were investigated. Additionally, the fatigue properties of TWB panels were obtained. Two types of welding technologies, laser and mash seam welding, were used to join mild panels with different thickness. This results are compared with conventional structures. The results are as follows: 1) The stiffness of joint structures, composite of TWB panel, is approximately 17% higher than that of conventional ones. 2) The location of welding line in TWB had a effect on the in plane bending stiffness, but not on the out of plane bending stiffness. 3) In terms of welding technology type, the mash seam welding show higher stiffness than the laser welding for in plane bending stiffness. But minimal differences in both types are revealed for out of plane bending stiffness. 4) The fatigue strength, composite of TWB panel, is lower than that of base steel. It is thought that defects in the welding zone had the action of notch in the fatigue test.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.18
no.1
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pp.109-116
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2018
As the number of high-rise buildings increases, a mid-story isolation system has been proposed for high-rise buildings. Due to structural problems, an appropriate isolation layer displacement is required for an isolation system. In this study, the mid-story isolation system was designed and the seismic response of the structure was investigated by varying the yield strength and the horizontal stiffness of the seismic isolation system. To do this, a model with an isolation layer at the bottom of $15^{th}$ floor of a 20-story building was used as an example structure. Kobe(1995) and Nihonkai-Chubu(1983) earthquake are used as earthquake excitations. The yield strength and the horizontal stiffness of the seismic isolation system were varied to determine the seismic displacement and the story drift ratio of the structure. Based on the analytical results, as the yield strength and horizontal stiffness increase, the displacement of the isolation layer decreases. The story drift ratio decreases and then increases. The displacement of the isolation layer and the story drift ratio are inversely proportional. Increasing the displacement of the isolation layer to reduce the story drift ratio can cause the structure to become unstable. Therefore, an engineer should choose the appropriate yield strength and horizontal stiffness in consideration of the safety and efficiency of the structure when a mid-story isolation system for a high-rise building is designed.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.47
no.6
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pp.405-413
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2019
Deployable structures are widely used for space mission because of their advantages in storage and transportation coming from its transformability of configuration. The space structures should be designed with high stiffness to withstand the various types of disturbance that they encounter during operation. Especially for the deployable structures, the internal forces loaded on the component or the stiffness at its deployed configuration should be analyzed since they usually consist of the thin and light structures. In this paper, a dynamic model of the scissors structure is established and its deployment behavior is analyzed, especially focusing on the deployment speed and the internal force on each joint. In addition, modal analysis is carried out for the 1-stage and 2-stage scissors structures in order to analyze the stiffness of the scissors structure based on its deployed configuration. The fundamental mode shapes and natural frequencies are analyzed and discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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