Afshari, Mohammad Jalilzadeh;Kheyroddin, Ali;Gholhaki, Majid
Structural Engineering and Mechanics
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제63권1호
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pp.77-88
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2017
Correction Factor Method (CFM) is one of the earliest methods for simulating the actual behavior of structure according to construction sequences and practical implementation steps of the construction process which corrects the results of the conventional analysis just by the application of correction factors. The most important advantages of CFM are the simplicity and time-efficiency of the computations in estimating the final modified forces of the beams. However, considerable inaccuracy in evaluating the internal forces of the other structural members obtained by the moment equilibrium equation in the connection joints is the biggest disadvantage of the method. This paper proposes a novel method to eliminate the aforementioned defect of CFM by using the column shortening correction factors of the CFM to modify the axial stiffness of columns. In this method, the effects of construction sequences are considered by performing a single step analysis which is more time-efficient when compared to the staged analysis especially in tall buildings with higher number of elements. In order to validate the proposed method, three structures with different properties are chosen and their behaviors are investigated by application of all four methods of: conventional one-step analysis, sequential construction analysis (SCA), CFM, and currently proposed method.
This paper aims to study the large deflections of variable-arc-length elastica subjected to the terminal forces (e.g., axial force and torque). Based on Kirchhoff's rod theory and with help of Euler parameters, the set of nonlinear governing differential equations which free from the effect of singularity are established together with boundary conditions. The system of nonlinear differential equations is solved by using the shooting method with high accuracy integrator, seventh-eighth order Runge-Kutta with adaptive step-size scheme. The error norm of end conditions is minimized within the prescribed tolerance ($10^{-5}$). The behavior of VAL elastica is studied by two processes. One is obtained by applying slackening first. After that keeping the slackening as a constant and then the twist angle is varied in subsequent order. The other process is performed by reversing the sequence of loading in the first process. The results are interpreted by observing the load-deflection diagram and the stability properties are predicted via fold rule. From the results, there are many interesting aspects such as snap-through phenomenon, secondary bifurcation point, loop formation, equilibrium configurations and effect of variable-arc-length to behavior of elastica.
Localized wind events, in the form of tornadoes and downbursts, are the main cause of the large number of failure incidents of electrical transmission line structures worldwide. In this study, a numerical model has been developed to study the behaviour of self-supported transmission lines under various tornado events. The tornado wind fields used were based on a full three-dimensional computational fluid dynamics analysis that was developed in an earlier study. A three-dimensional finite element model of an existing self-supported transmission line was developed. The tornado velocity wind fields were then used to predict the forces applied to the modelled transmission line system. A comprehensive parametric study was performed in order to assess the effects of the location of the tornado relative to the transmission line under F2 and F4 tornado wind fields. The study was used to identify critical tornado configurations which can be used when designing transmission line systems. The results were used to assess the sensitivity of the members' axial forces to changes in the location of the tornado relative to the transmission line. The results were then used to explain the behaviour of the transmission line when subjected to the identified critical tornado configurations.
Two new elements with six degrees of freedom are proposed by applying the equilibrium conditions and strain-displacement equations. The first element is formulated for the infinite ratio of beam radius to thickness. In the second one, theory of the thick beam is used. Advantage of these elements is that by utilizing only one element, the exact solution will be obtained. Due to incorporating equilibrium conditions in the presented formulations, both proposed elements gave the precise internal forces. By solving some numerical tests, the high performance of the recommended formulations and also, interaction effects of the bending and axial forces will be demonstrated. While the second element has less error than the first one in thick regimes, the first element can be used for all regimes due to simplicity and good convergence. Based on static responses, it can be deduced that the first element is efficient for all the range of structural characteristics. The free vibration analysis will be performed using the first element. The results of static and dynamic tests show no deficiency, such as, shear and membrane locking and excessive stiff structural behavior.
이 연구에서는 정사각 단면을 갖는 덕트 내부에 원심력의 영향을 받는 유동의 천이특성을 실험 및 수치적으로 규명하였다. 실험적 연구로서 레이저도플러 속도계를 이용하여 축방향속도를 측정하였고, 상용소프트웨어인 플루언트를 이용한 전산유체 시뮬레이션으로 천이특성을 고찰하였다. 유동의 발달은 딘수와 굽힘각에 의존한다는 사실을 알 수 있었으며 덕트의 중앙에서의 속도분포는 원심력 때문에 내외벽보다 낮은 값을 나타내었다.
Observations from experiments and real fire indicate that restrained steel beams have better fire-resistant capability than isolated beams. Due to the effects of restraints, a steel beam in fire condition can undergo very large deflections and the run away damage may be avoided. However disgusting damages may occur in the beam-to-column connections, which is considered to be mainly caused by the enormous axial tensile forces in steel beams resulted from temperature decreasing after fire dies out. Over the past ten years, the behaviour of restrained steel beams subjected to fire during heating has been experimentally and theoretically investigated in detail, and some simplified analytical approaches have been proposed. While the performance of restrained steel beams during cooling has not been so deeply studied. For the safety evaluation and repair of steel structures against fire, more detailed investigation on the behaviour of restrained steel beams subjected to fire during cooling is necessary. When the temperature decreases, the elastic modulus and yield strength of steel recover, and the contraction force in restrained steel beams will be produced. In this paper, an incremental method is proposed for analyzing the behaviour of restrained steel beams subjected to cooling. In each temperature decrement, the development of deformation and internal forces of a restrained beam is divided into four steps, in order to consider the effect of the recovery of the elastic modulus and strength of steel and the contraction force generated by temperature decrease in the beam respectively. At last, the proposed approach is validated by FE method.
In this paper, the cutting force calculation of ball-end mill processing was modeled mathematically. All derivations of cutting forces were directly based on the tangential, radial, and axial cutting force components. In the developed mathematical model of cutting forces, the relationship of average cutting force and the feed per flute was characterized as a linear function. The cutting force coefficient model was formulated by a function of average cutting force and other parameters such as cutter geometry, cutting conditions, and so on. An experimental method was proposed based on the stable milling condition to estimate the cutting force coefficients for ball-end mill. This method could be applied for each pair of tool and workpiece. The developed cutting force model has been successfully verified experimentally with very promising results.
Based on the cutting force model, three-dimensional optimal design model was developed and optimal designed tool which is minimized cutting force is developed by computer simulation technique. In this model the objective function which is minimized resultant cutting force was used and the variables are radial rake angle, axial rake angle, lead angle of the tool. The cutting forces using conventional and optimal tools by simulation, are compared and analyzed in time and frequency domains. In time domain the cutting force of optimal tool in feed direction was more reduced and less fluctuated than that of conventional tool. Cutting forces of optimal tool in X-and Z-directions are shown a little increased than those of conventional tool. In frequency domain amplitude of insert frequency components of optimal tool in feed direction was more reduced than that of convent- ional tool. The amplitudes of insert frequency components of optimal tool in X-and Z-direction are a little increased than those of conventional tool. As the reduction of amplitude and fluctuations of the cutting force, Optimal tool is considered that tool life and surface roughness would be improved, and stable cutting would be expected.
Dynamic stability of a flying structure undertaking constant and pulsating axial forces is investigated in this paper. The equations of motion of the structure, which is idealized as a free-free beam, are derived by using the hybrid variable method and the assumed mode method. The structural system includes a directional control unit to obtain the directional stability. The analysis model presented in this paper considers the nonlinear effect due to rigid body motion of the beam. Dynamic stability of the system is influenced by the nonlinear effect. In order to examine the nonlinear effect, first the unstable regions of the linear system are obtained by using the method based upon Floquet's theory, and dynamic responses of the nonlinear system in the unstable region are obtained by using direct time integration method. Dynamic stability of the nonlinear system is determined by the obtained dynamic responses.
강골조의 보-기둥 접합부에 대한 해석과 설계는 일반적으로 완전한 강접이나 마찰이 없는 완전한 핀접합으로 가정하는 것이 보통이다. 이러한 경우, 구조해석 및 설계과정을 단순화시키는 장점은 있으나, 실제 철골 접합부에서는 작용하중에 대하여 어느 정도의 모멘트 전달과 회전구속력을 갖는 반강접으로 해석해야 하므로 실제와는 다소 차이가 날 수 있다. 이에, 본 연구에서는 고정계수에 의한 기둥-보 접합부의 반강접성과 P-delta효과를 고려한 골조의 비선형 해석 프로그램을 작성하고, 수치해석을 통해 평면 강골조의 변형과 내력에 미치는 접합강성의 영향을 검토하였으며, 상용의 해석프로그램인 MIdas Gen과 비교하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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