Poursharifi, Maryam;Abedi, Karim;Chenaghlou, Mohammadreza;Fleischman, Robert B.
Structural Engineering and Mechanics
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v.74
no.1
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pp.69-82
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2020
A significant defect of space structures is the progressive collapse issue which may restrict their applicability. Force limiting devices (FLDs) have been designed to overcome this deficiency, though they don't operate efficiently in controlling the force displacement characteristics. To overcome this flaw, a new type of FLD is introduced in the present study. The "all steel accordion force limiting device" (AFLD) which consists of three main parts including cylindrical accordion solid core, tubular encasing and joint system is constructed and its behavior has been studied experimentally. To improve AFLD's behavior, Finite element analysis has been carried out by developing models in ABAQUS software. A comprehensive parametric study is done by considering the effective design parameters such as core material, accordion wave length and accordion inner diameter. From the results, it is found that AFLD can obtain a perfect control on the force-displacement characteristics as well as attaining the elastic-perfect plastic behavior. Obtaining higher levels of ultimate load carrying capacity, dissipated energy and ductility ratio can be encountered as the main privileges of this device. Ease of construction and erection are found to be further advantages of AFLD. Based on the obtained results, a procedure for predicting AFLD's behavior is offered.
In the present article, wave dispersion behavior of a temperature-dependent functionally graded (FG) nanobeam undergoing rotation subjected to thermal loading is investigated according to nonlocal strain gradient theory, in which the stress numerates for both nonlocal stress field and the strain gradient stress field. The small size effects are taken into account by using the nonlocal strain gradient theory which contains two scale parameters. Mori-Tanaka distribution model is considered to express the gradually variation of material properties across the thickness. The governing equations are derived as a function of axial force due to centrifugal stiffening and displacements by applying Hamilton's principle according to Euler-Bernoulli beam theory. By applying an analytical solution, the dispersion relations of rotating FG nanobeam are obtained by solving an eigenvalue problem. Obviously, numerical results indicate that various parameters such as angular velocity, gradient index, temperature change, wave number and nonlocality parameter have significant influences on the wave characteristics of rotating FG nanobeams. Hence, the results of this research can provide useful information for the next generation studies and accurate deigns of nanomachines including nanoscale molecular bearings and nanogears, etc.
This paper is concerned with the numerical study on the resonance response of a rigid spar-type floating platform in coupled heave and pitch motion. Spar-type floating platforms, widely used for supporting the offshore structures, offer an economic advantage but those exhibit the dynamically high sensitivity to external excitations due to their shape at the same time. Hence, the investigation of their dynamic responses, particularly at resonance, is prerequisite for the design of spar-type floating platforms which secure the dynamic stability. Spar-type floating platform in 2-D surface wave is assumed to be a rigid body having 2-DOFs, and its coupled dynamic equations are analytically derived using the geometric and kinematic relations. The motion-variance of the metacentric height and the moment of inertia of floating platform are taken into consideration, and the hydrodynamic interaction between the wave and platform motions is reflected into the hydrodynamic force and moment and the frequency-dependent added masses. The coupled nonlinear equations governing the heave and pitch motions are solved by the RK4 method, and the frequency responses are obtained by the digital Fourier transform. Through the numerical experiments to the wave frequency, the resonance responses and the coupling in resonance between heave and pitch motions are investigated in time and frequency domains.
This paper is concerned with the wave propagation behavior of rotating functionally graded temperature-dependent nanoscale beams subjected to thermal loading based on nonlocal strain gradient stress field. Uniform, linear and nonlinear temperature distributions across the thickness are investigated. Thermo-elastic properties of FG beam change gradually according to the Mori-Tanaka distribution model in the spatial coordinate. The nanobeam is modeled via a higher-order shear deformable refined beam theory which has a trigonometric shear stress function. The governing equations are derived by Hamilton's principle as a function of axial force due to centrifugal stiffening and displacement. By applying an analytical solution and solving an eigenvalue problem, the dispersion relations of rotating FG nanobeam are obtained. Numerical results illustrate that various parameters including temperature change, angular velocity, nonlocality parameter, wave number and gradient index have significant effect on the wave dispersion characteristics of the understudy nanobeam. The outcome of this study can provide beneficial information for the next generation researches and exact design of nano-machines including nanoscale molecular bearings and nanogears, etc.
The domestic and foreign scholars conducted many studies on mechanical properties of wave web steel beam and high-strength spiral stirrups confined concrete columns. Based on the previous research work, studies were conducted on the anti-seismic property of the end plate bolt connected wave web steel beam and high-strength spiral stirrups confined concrete column nodes applied with pre-tightening force. Four full-size node test models in two groups were designed for low-cycle repeated loading quasi-static test. Through observation of the stress, distortion, failure process and failure mode of node models, analysis was made on its load-carrying capacity, deformation performance and energy dissipation capacity, and the reliability of the new node was verified. The results showed that: under action of the beam-end stiffener, the plastic hinges on the end of wave web steel beam are displaced outward and played its role of energy dissipation capacity. The study results provided reliable theoretical basis for the engineering application of the new types of nodes.
This study deals with dynamic instability of a tendon moored submerged floating tunnel (SFT) due to tendon slack. In general, environmental loadings such as wave and current govern SFT design. Especially, the wave force, whose amplitude and direction continuously change, directly induces the dynamic behavior of the SFT. The motion of the floating tube, induced by the wave force, leads dynamic response of the attached tendons and the dynamic change of internal forces of the tendons significantly affects to the fatigue design as well as the structural strength design. When the severe motion of the SFT occurs due to significant waves, tendons might lose their tension and slack so that the floating tube can be transiently instable. In this study, the characteristics of dynamic instability of the SFT due to tendon slack are investigated performing hydrodynamic analysis. In addition, the effects of draft, buoyancy-weight ratio, and tendon inclination on tendon slack and dynamic instability behavior are analytically investigated.
The characteristics of forced vibration by an external excitation force having a frequency were analyzed according to the amplitude and frequency of the excitation force. To obtain displacement, velocity, and acceleration, numerical analysis was performed to obtain the frequency response, and in particular, each FRF(Frequency Response Function) was analyzed to reveal the location of the system natural frequency and excitation frequency in the frequency domain. In the vibration model caused by external excitation, the natural frequency and distribution of the surrounding excitation mode in displacement, velocity and acceleration FRF. The FRF was also shown in the power spectrum and FRF of real and imaginary parts. The external excitation force was approximated with the excitation force of a sine wave by giving the amplitude and frequency, the mode generated by this excitation force could be distinguished. After numerical analysis by changing the equivalent mass, damping and stiffness, the forced vibration response characteristics by external excitation force were systematically analyzed.
The major subject of this paper is the conceptual design of a cable-buoy system based on mechanics of floating bodies and mooring lines. The goal is to present a systematic relevant analysis procedure for the conceptual design of oceanographic buoy systems. The dynamics of a free floating body with an anchoring line is studied and a model is proposed through the primary engineering.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.5
no.2
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pp.1-9
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1985
Two methods for the dynamic analysis of fixed offshore structures subjected to random waves are studied. They are the frequency domain method using the equivalent linearization of the nonlinear drag force, and the time domain method utilizing the Monte Carlo simulation technique for time series of random wave particle velocities and accelerations. Example analyses are carried out for two structures with different structural characteristics and for various wave conditions. A comparison has been made between the results obtained by two methods.
Retaining rings are used to support the field winding end turns from the centrifugal force by the high speed of the field and these are the overstressed parts among the generator parts. There have been several retaining failures in Europe and America, all attributable to stress corrosion cracking in 18Mn-5Cr steel. Since then, each manufacture companies have developed a good 18Mn-5Cr steel in temperature, strength characteristic and it is used in many field now. From many findings and test results, we could conformed that the failure might be grown in the overstressed condition unrelated to the moisture particle.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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