A composite element method (CEM) is presented to analyze the free and forced vibrations of a cracked Euler-Bernoulli beam with axial force. The cracks are introduced by using Christides and Barr crack model with an adjustment on one crack parameter. The effects of the cracks and axial force on the reduction of natural frequencies and the dynamic responses of the beam are investigated. The time response sensitivities with respect to the crack parameters (i.e., crack location, crack depth) and the axial force are calculated. The natural frequencies obtained from the proposed method are compared with the analytical results in the literature, and good agreement is found. This study shows that the cracks in the beam may have significant effects on the dynamic responses of the beam. In the inverse problem, a response sensitivity-based model updating method is proposed to identify both a single crack and multiple cracks from measured dynamic responses. The cracks can be identified successfully even using simulated noisy acceleration responses.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.18
no.4
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pp.160-166
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2001
The theoretical analyses for stresses induced in axial direction in the buried pipelines are reviewed. The influences of the axially directed stresses on the surface elliptical crack are studied in detail and thus some engineering technical informations are provided to use reliability assessment of buried pipelines. The change in temperature, the effect of inner pressure and soil friction in the buried pipeline constrained in axial direction are included to determine the axial stresses in the buried pipeline. Furthermore, the stress induced by the pipeline bending are also considered. The stress intensity factors calculated by two models such as a simple plane crack and an elliptical surface crack for a circumferential surface elliptical crack are compared.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2000.11a
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pp.417-420
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2000
The theoretical analyses for stresses induced in axial direction in the buried pipelines are reviewed. The influences of the axially directed stresses on the surface elliptical crack are studied in detail and thus some engineering technical informations are provided to use reliability assessment of buried pipelines. The change in temperature, the effect of inner pressure and soil friction in the buried pipeline constrained in axial direction are included to determine the axial stresses in the buried pipeline. Furthermore, the stress induced by the pipeline bending are also considered. The stress intensity factors calculated by two models such as a simple plane crack and an elliptical surface crack for a circumferential surface elliptical crack are compared.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.36
no.12
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pp.1521-1528
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2012
The present paper provides the elastic stress intensity factors (SIFs) and the crack opening displacements (CODs) of a thick-walled pipe with a slanted axial through-wall crack. For estimating these elastic fracture mechanics parameters, systematic three-dimensional elastic finite element (FE) analyses were performed by considering geometric variables, i.e., thickness of pipe, reference crack length, and crack length ratio, affecting the SIFs and CODs. As for loading condition, the internal pressure was considered. Based on the FE results, the SIFs and CODs of slanted axial through-wall cracks in a thickwalled pipe along the crack front and the wall thickness were calculated. In particular, to calculate the SIFs of a thick-walled pipe with a slanted axial through-wall crack from those of a thick-walled pipe with an idealized axial through-wall crack, a slant correction factor representing the effect of the slant crack on the SIFs was proposed.
Ghaderi, Masoud;Ghaffarzadeh, Hosein;Maleki, Vahid A.
Earthquakes and Structures
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v.9
no.6
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pp.1181-1192
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2015
In this paper, an analytical method is proposed to study the effect of crack and axial load on vibration behavior and stability of the cracked columns. Using the local flexibility model, the crack has been simulated by a torsional spring with connecting two segments of column in crack location. By solving governing eigenvalue equation, the effects of crack parameters and axial load on the natural frequencies and buckling load as well as buckling load are investigated. The results show that the presents of crack cause to reduction in natural frequencies and buckling load whereas this reduction is affected by the location and depth of the crack. Furthermore, the tensile and compressive axial load increase and decrease the natural frequencies, respectively. In addition, as the compression load approaches to certain value, the fundamental natural frequency reaches zero and instability occurs. The accuracy of the model is validated through the experimental data reported in the literature.
This paper proposes elastic stress intensity factors and crack opening displacements (CODs) for a slanted axial through-wall cracked cylinder under an internal pressure based on detailed 3-dimensional (3-D) elastic finite element (FE) analyses. Based on the elastic FE results, the stress intensity factors along the crack front and CODs through the thickness at the center of the crack were provided. These values were also tabulated for three selected points, i.e., the inner and outer surfaces and at the mid-thickness. The present results can be used to evaluate the crack growth rate and leak rate of a slanted axial through-wall crack due to stress corrosion cracking and fatigue. Moreover, the present results can be used to perform a detailed Leak-Before-Break analysis considering more realistic crack shape development.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.16
no.8
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pp.1536-1544
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1992
A relatively simple prediction method is proposed for initially semicircular surface crack growth under axial loading. The method takes into account the difference in surface crack closure behavior at the depth point and at the surface intersection point, and also the relationship of crack closure for surface crack and through-thickness crack. The prediction method provides conservative estimation for fatigue life within factor of two, and the predicted crack geometry variations agree well with the observed results. As a result, the prediction method proposed here is considered to be useful for engineering application.
Park Young Ho;Kim Se Hun;Choi Seung Won;Oh Byung Hwan
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2005.11a
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pp.17-20
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2005
Moment-curvature relation of RC pier is influenced greatly in occurrence form of crack and difference is happened according to consideration existence and nonexistence of tension stiffening effect. However, studies considering these is very insufficient misgovernment. Also, it is sometimes unavoidable lap splice of axial reinforcement in plastic hinge region of RC piers. However, specific design standard about lap splice of axial reinforcement is unprepared real condition and study about effect that lap splice of axial reinforcement get in occurrence form of crack is insufficient misgovernment. Therefore, in this paper, experiments are performed with hollow RC piers that do lap splice of axial reinforcement by main variable. And this study present analytical method about moment-curvature relation of hollow RC pier that consider tension stiffening effect and analyze effect that lap splice of axial reinforcement gets in occurrence form of crack. Analytic method of moment-curvature relation of RC pier that present in this study shows very similar motion with experiment result and crack interval of RC pier is suffering dominate impact in the augmented reinforcement amount by lap splice and average crack interval decreases as lap splice ratio increases.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.20
no.5
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pp.453-459
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2010
In this paper, the purpose is to investigate the stability of cracked cantilever T-beams subjected to axial force. In addition, an analysis of the natural frequency of a cracked beams as crack position, crack depth and tip mass is investigated. Based on the Euler-Bernoulli beam theory, the equation of motion is derived by the energy expressions using extended Hamilton's Principle. The crack is assumed to be in the first mode of fracture and to be always opened during the vibrations. The results of this study will contribute to the safety test and stability estimation of structures of a cracked T-beams subjected to axial force.
This study was performed to verify the effect of axial force due to restraint on the
mechanical behavior and the average crack spacing of the reinforced concrett. ilexural
menlbers. For. this purpose, the flexural sttvngt.h and rigidity werc experimentally
investigated undcl. axially rcstmined and unr.est.rainrd conditions. Furthermore , the
average crack spacing was also checkcd for the axilly restrained contlit.ion.
Thc test results showd that the flexual strength and rigidity of t,he restrained beam
were higher. than those of the unrestrained beam. The major. factors affecting on the
average crack spacing were steeel stress, axial force, cicumference of reinforcing bar and
effective tension arm of concrete. However. the concrete compressive strength was minor
effect. Including thesc factors, a prediction equation for the average crack spacing of the
restrained member was proposed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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