The objective of this work is to analyze post-buckling of functionally graded (FG) beams with porosity effect under compression load. Material properties of the beam change in the thickness direction according to power-law distributions with different porosity models. It is known that post-buckling problems are geometrically nonlinear problems. In the nonlinear kinematic model of the beam, total Lagrangian finite element model of two dimensional (2-D) continuum is used in conjunction with the Newton-Raphson method. In the study, the effects of material distribution, porosity parameters, compression loads on the post-buckling behavior of FG beams are investigated and discussed with porosity effects. Also, the effects of the different porosity models on the FG beams are investigated in post-buckling case.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제12권1호
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pp.1-15
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2011
This paper reviews most of the research done in the field of tensile buckling characteristics pertaining to aerospace structural elements with special attention to local buckling and parametric excitation due to periodic loading on plate and shell elements. The concepts of buckling in aerospace structures appear as the result of the application of a global compressive applied load or shear load. A less usual situation is the case, in which a global tensile stress creates buckling instability and the formation of complex spatial buckling pattern. In contrast to the case of a pure compression or shear load, here the applied macroscopic load has no compressive component and is thus globally stabilizing. The instability stems from a local compressive stress induced by the presence of a defect, such as a crack or a hole, due to partial or non-uniform applied load at the far end. This is referred to as tensile buckling. This paper discusses all aspects of tensile buckling, theoretical and experimental. Its far reaching applications causing local instability in aerospace structural components are discussed. The important effects on dynamic stability behaviour under locally induced periodic compression have been identified and influences of various parameters are discussed. Experimental results on simple and combination resonance characteristics on plate structures due to tensile buckling effects are elaborated.
Gil-Martin, Luisa Maria;Hernandez-Montes, Enrique;Aschheim, Mark;Pantazopoulou, Stavroula J.
Structural Engineering and Mechanics
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제23권4호
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pp.369-386
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2006
The influence of reinforcement buckling on the flexural response of reinforced concrete members is studied. The stress-strain response of compression reinforcement is determined computationally using a large-strain finite element model for bars of varied diameter, length, and initial eccentricity, and a mathematical expression is fitted to the simulation results. This relationship is used to represent the response of bars in compression in a moment-curvature analysis of a reinforced concrete cross section. The compression bar may carry more or less force than a tension bar at a corresponding strain, depending on the relative influence of Poisson effects and bar slenderness. Several cross-section analyses indicate that, for the distances between stirrups prescribed in modern concrete codes, the influence of inelastic buckling of the longitudinal reinforcement on the monotonic moment capacity is very small and can be neglected in many circumstances.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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제22권1호
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pp.176-182
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2018
The purpose of this study was to investigate the safety and rationality of buckling strength and length coefficient by comparing with the design standards of domestic and foreign compression materials based on the buckling test results of circular steel pipe with ball joints. The types of round steel pipes selected for buckling performance evaluation were ø$48.6{\times}2.8t$, ø$60.5{\times}3.2t$ and ø$76.3{\times}3.2t$. For the design of domestic and foreign compression materials, Korea 's Load Resistance and Factor Design, Japan' s Limit State Design, and British Standard BS5950 standard were applied. In this study, we compared and analyzed the buckling performance between the experimental results of the previous research and the domestic and foreign design standards. The results were summarized as follows. As a result of applying the full length of the member to the buckling length in the compression materials design standards of each country, it was 64-89% of the buckling strength by the experiment. Therefore, it is deemed desirable to perform the member design according to the current design standard formula for safety. Experimental results show that the measured buckling strength was 1.02-1.43 times higher than the buckling strength of pure cylindrical steel tubes in the design standards of Korea, Japan and the United Kingdom compression materials. Consequently, it seemed that the buckling strength of individual member in the design of space frame structure should be considered buckling coefficient as the length of pure round steel pipe rather than the length of inter-node.
Buckling and post-buckling cases are often occurred in aorta artery because it affected by higher pressure. Also, its stability has a vital importance to humans and animals. The loss of stability in arteries may lead to arterial tortuosity and kinking. In this paper, post-buckling analysis of aorta artery is investigated under axial compression loads on the basis of Euler-Bernoulli beam theory by using finite element method. It is known that post-buckling problems are geometrically nonlinear problems. In the geometrically nonlinear model, the Von Karman nonlinear kinematic relationship is employed. Two types of support conditions for the aorta artery are considered. The considered non-linear problem is solved by using incremental displacement-based finite element method in conjunction with Newton-Raphson iteration method. The aorta artery is modeled as a cylindrical tube with different average diameters. In the numerical results, the effects of the geometry parameters of aorta artery on the post-buckling case are investigated in detail. Nonlinear deflections and critical buckling loads are obtained and discussed on the post-buckling case.
The existing CFT columns present the deterioration in confining effect after the yield of steel tube, local buckling and the deterioration in load capacity. If lateral load such as earthquake load is applied to CFT columns, strong shearing force and moment are generated at the lower part of the columns and local buckling appears at the column. In this study, axial compression test and beam-column test were conducted for existing CFT square column specimens and those reinforced with carbon fiber sheets (CFS). The variables for axial compression test were width-thickness ratio and the number of CFS layers and those for beamcolumn test were concrete strength and the number of CFS layers. The results of the compression test showed that local buckling was delayed and maximum load capacity improved slightly as the number of layers increased. The specimens' ductility capacity improved due to the additional confinement by carbon fiber sheets which delayed local buckling. In the beam-column test, maximum load capacity improved slightly as the number of CFS layers increased. However, ductility capacity improved greatly as the increased number of CFS layers delayed the local buckling at the lower part of the columns. It was observed that the CFT structure reinforced with carbon fiber sheets controlled the local buckling at columns and thus improved seismic performance. Consequently, it was deduced that the confinement of CFT columns by carbon fiber sheets suggested in this study would be widely used for reinforcing CFT columns.
Composite thin-walled members for civil engineering application are mainly produced by pultrusion technique, and they are generally made of a polymeric resin system reinforced by E-glass fibers due to economical reason. This material combination results in low elastic moduli of the composite materials and makes the design of composite members to be governed by stability limit state. Therefore the buckling behavior of composite thin-walled members was experimentally investigated in the present study. Axial compression was applied on each specimens by a hydraulic ram and knife edge fixtures were placed at both ends to simulate simple boundary condition. Axial compression, lateral displacements and twisting at the mid-height of each specimen were measured by a set of transducers during buckling test. The experimental buckling loads were compared with analytical results obtained through isotropic formulas. In the calculation of analytical results, elastic properties such as Young's modulus(E) and shear modulus(G) were replaced with EL and GLT obtained from coupon tests, respectively.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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제3권1호
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pp.69-75
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2003
This paper is represented a general equations to obtain the elastic local buckling stresses for the flange and web of H-beam under compression at elevated temperatures and is also developed the software to perform the elastic local buckling analysis at elevated temperatures. Eurocode3 Part 1.2 are used to analyse the decrease in steel yield strength and elastic modulus at elevated temperatures. For design examples of 6 H-beams, the elastic local buckling stresses and critical temperatures for the slenderness ratio $(b/t_f\;and\;d/t_w)$ of the flange and web under uniform compression at elevated temperatures have been analysed by a computer program of this paper. It can be seen that the computer analytical results of this study show a good agreement with the experimental results by Wadee.
In this study, the authors present an analytical approach to find the axisymmetric buckling load of two joined isotropic conical shells under axial compression. The problem of two joined conical shells may be considered as the generalized form of joined cylindrical and conical shells with constant or stepped thicknesses. Thickness of each cone is constant; however it may be different from the thickness of the other cone. The boundary conditions are assumed to be simply supported with rigid rings. The governing equations for the conical shells are obtained and solved with an analytical approach. A simple closed-form expression is obtained for the buckling load of two joined truncated conical shells. Results are compared and validated with the numerical results of finite element method. The variation of buckling load with changes in the thickness and semi-vertex angles of the two cones is studied. Finally, application of the results in practical design and range of engineering validity are investigated.
Numerical solutions for the linear buckling behavior of thin-walled circular hollow section members (CHS) with and without longitudinal stiffeners are presented using the semi-analytical finite strip method (SAFSM) which is developed based on Marguerre's shallow shell theory and Kirchhoff's assumption. The formulation of 3-nodal line finite strip is presented. The CHS members subjected to uniform axial compression, uniform bending, and combination of compression and bending. The buckling behavior of CHS is investigated through buckling curves which relate buckling stresses to lengths of the member. Effects of longitudinal stiffeners are studied with the change of its dimensions, position, and number.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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