Taiyari, Farshad;Mazzolani, Federico M.;Bagheri, Saman
Steel and Composite Structures
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v.33
no.4
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pp.525-535
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2019
The seismic performance of steel frames equipped with a particular type of bending dissipative braces (BDBs) having U elements, which has recently been introduced and tested by the authors, is investigated. For this purpose, two structural systems, i.e., simple and dual steel building frames, both with diagonal BDBs and different number of stories, are considered. After providing a design method of this new BDB, the detailed structural models are developed in the OpenSees platform to perform nonlinear dynamic analyses. Seismic performance factors like ductility, overstrength, response modification and deflection amplification factors are calculated using incremental dynamic analysis (IDA). In addition, to assess the damage probability of the structural models, their seismic fragilities are developed. The results show high energy dissipation capacity of both structural systems while the number of U elements needed for the bracing system of each story in the moment frames are less than those in the corresponding non-moment (simple) frames. The average response modification and deflection amplification factors for both structural schemes are obtained about 8.6 and 5.4, respectively, which are slightly larger than the corresponding recommended values of ASCE for the typical buckling-restrained braces (BRBs).
Offshore pipelines have to withstand combined actions of tension and bending during deepwater installation, which can possibly lead to elliptical buckle and even catastrophic failure of whole pipeline. A 2D theoretical model initially proposed by Kyriakides and his co-workers which carried out buckling response analysis of elastic-plastic tubes under various load combinations, is further applied to investigate buckling behavior of offshore pipelines under combined tension and bending. In association with practical pipe-laying circumstances, two different types of loadings, i.e., bent over a rigid surface in the presence of tension, and bent freely in the presence of tension, are taken into account in present study. In order to verify the accuracy of the theoretical model, numerical simulations are implemented using a 3D finite element model within the framework of ABAQUS. Excellent agreement between the results validates the effectiveness of this theoretical method. Then, this theoretical model is used to study the effects of some important factors such as load type, loading path, geometric parameters and material properties etc. on buckling behavior of the pipes. Based upon parametric studies, a few significant conclusions are drawn, which offer a theoretical reference for design and installation monitoring of deepwater pipelines.
Brahim Laoud;Samir Benyoucef;Attia Bachiri;Rabbab Bachir Bouiadjra;Abdelouahed Tounsi;Mahmoud M Selim;Hosam A. Saad
Steel and Composite Structures
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v.52
no.1
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pp.45-56
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2024
This paper proposes an analytical solution for the free vibration, bending and buckling a functionally graded (FG) beam resting on viscoelastic foundation. The materials characteristics of the FG beam are considered to be varying across the thickness according several power law functions. The governing equations are found analytically using a quasi-3D model that contains undetermined integral forms and involves few unknowns to derive. Navier's method for simply supported beam is employed to solve the problem. Numerical examples are presented and studied to demonstrate the accuracy and effectiveness of the proposed model. Then, a detailed parametric study is presented in the form of tables and graphs to study and analyze the effects of the different parameters on the response of FG beams with different material compositions resting on a viscoelastic foundation.
Composite beams of steel and concrete strengthened with fiber-reinforced polymers (FRP) may exhibit considerably enhanced flexural behaviour, but the combination of three materials with different characteristics and the various possible failure mechanisms that may govern performance make their analysis quite demanding. Previous studies provided significant insights into this problem and several methods were proposed for calculating flexural stiffness and strength, but these studies are restricted to the single member level of a simply supported composite beam section. However, the problem considerably changes when the beam is part of a frame system due to the degree of continuity provided by the surrounding structure, which represents the most common situation in practice. This paper explores the behaviour of semi-continuous FRP-strengthened composite beams, by considering the response characteristics of their end connections and their effects on overall performance. A novel analytical model is derived, which enables a step-by-step representation of the nonlinear relationship between an incremental mid-span design bending moment and corresponding connection rotations. After verification against finite element analyses, a parametric study is conducted which shows that the substantially increased bending moment resistance of FRP-strengthened composite beams can hardly be fully utilized due to a deficiency of corresponding large deformation capacity available in the connections. The extent to which the presence FRP strengthening can be exploited to enhance the beam flexural response depends on the interplay between various structural parameters, including the connection rotation capacity, the beam span, and the FRP modulus of elasticity and ultimate strength.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1997.10a
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pp.507-512
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1997
The objective of present paper is to provide the fundamental data of earthquake-resistance design such as estimating the resistance capacity and evaluating the design seismic load. With one bending failed building, it is checked and compared between real damaged result and analysis value by means of static and dynamic analysis using multi-degree of freedom system. In this analysis, four kinds of the earthquake waves are used. Through elasto-plastic seismic response analysis of reinforced concrete building, we could estimate dynamic behaviour of building.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.25
no.8
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pp.72-79
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2008
To meet demand of big capacity and high speed rotation for washing machine, more stress from bending and twisting are complexly loaded onto the shaft supporting the horizontal drum, causing problems in fracture strength and fatigue life. Shafting system is mainly divided into flange and shaft. Shaft and flange connected by inserting shaft serration into flange on the process of die casting. When the system is operating, the gap is formed between serration and flange. But, Serration has various design factors and the optimal values can't be easily determined. Using a design of experiment (DOE) based on the FEM (Finite Element Method), this study was performed investigating the interaction effect between the various design factors as well as the main effect of the each design factor under bending, twist and vibration and proposed optimum design using box-behnken method among response surface derived from regression equation of simulation-based DOE.
An outline of the Timoshenko beam theory is presented. Two differential equations of motion in terms of deflection and rotation are comprised into single equation with deflection and analytical solutions of natural vibrations for different boundary conditions are given. Double frequency phenomenon for simply supported beam is investigated. The Timoshenko beam theory is modified by decomposition of total deflection into pure bending deflection and shear deflection, and total rotation into bending rotation and axial shear angle. The governing equations are condensed into two independent equations of motion, one for flexural and another for axial shear vibrations. Flexural vibrations of a simply supported, clamped and free beam are analysed by both theories and the same natural frequencies are obtained. That fact is proved in an analytical way. Axial shear vibrations are analogous to stretching vibrations on an axial elastic support, resulting in an additional response spectrum, as a novelty. Relationship between parameters in beam response functions of all type of vibrations is analysed.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2005.11a
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pp.211-214
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2005
This research studied robust design of composite structure under combined loading of bending and torsion. DOE (Design of Experiment) technique was used to find important design factors. The results show that the beam height, beam width, layer thickness and stack angle of outer-layer are important design parameter. The $2^{nd}$ DOE and RSM (Response Surface Model) were conducted to obtain optimum design. Multi-island genetic algorithm was used to optimum design. An approximate value of 6.65 mm in deflection was expected under optimum condition. Six sigma robust design was conducted to find out guideline for control range of design parameter. To acquire six sigma level reliability, the sigma level reliability, the standard deviation of design parameter should be controlled within 2.5 % of average design value.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.31
no.5
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pp.601-608
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2007
To meet demand of big capacity and high speed rotation for washing machine, more stress from bending and twisting are complexly loaded onto the shaft supporting the horizontal drum, causing problems in fracture strength and fatigue life. Shafting system is mainly divided into flange and shaft. Flange is located between the drum and shaft, transferring power from the shaft to drum, and acting as a supporter of the back of the drum. Because section of flange has various design factors according to configuration of flange, the optimum conditions can’t be easily determined. Using a design of experiment (DOE), this study was performed investigating the interaction effect between factors as well as the main effect of the each design factor under bending and twist and proposed optimum condition using center composition method among response surface derived from regression equation of simulation-based DOE.
The dynamic properties of one-span or multi-span reinforced concrete footbridges of catenary form (see e.g., Fig. 1) include the very low fundamental natural frequency, usually near the step-frequency of pedestrians, and the low damping of bending vibrations. The paper summarized the results of model as well as full-scale measurements with particular reference to the influence of torsional rigidity of the stress-ribbon on the magnitude of aerodynamic response, the results of measurements on footbridges of catenary form being completed by results obtained on footbridges of some other types. Additionally the influence of the local broadening of the bridge deck on the bridge response was tested. Starting from these results the criterion has been derived for the decision, whether the flutter analysis is necessary for the design of the footbridge.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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