This paper presents an analytical study aimed at evaluating the effectiveness of using buckling-restrained braces (BRBs) in mitigating the seismic response of a case study 6 storey reinforced concrete (RC) building. In the design of the BRBs with non-prismatic cross-sections, twelve combinations of ${\alpha}$ and ${\beta}$ design parameters that influence the strength and stiffness of the BRBs, respectively, were considered. The response of the structure with and without BRBs under earthquake ground accelerations were evaluated through nonlinear dynamic analysis. Two sets of ground motions representative of the design earthquake with 10% and 50% exceedance probability in fifty years were taken into account. By comparing the structural performance of the original and buckling restrained braced structures, it was observed that the use of the BRBs were very effective in mitigating the seismic response as a retrofit scheme. However, the selection of the strength and stiffness parameters of the BRBs had considerable effect on the response characteristics of RC structures. For instance, by increasing the value of ${\alpha}$ and by decreasing the value of ${\beta}$ of the buckling-restrained braces, the maximum deformation demand of the structures increased.
In this paper, dynamic buckling of the smart subjected to blast load subjected to electric field is studied. The sandwich structure is rested on Pasternak foundation with springs and shear elements. Applying piezoelasticity theory and hyperbolic shear deformation beam theory (HSDBT), the motion equations are derived by energy method. For calculating the dynamic instability region (DIR) of the sandwich structure, differential quadrature method (DQM) along with Bolotin method is used. The aim of this study is to investigate the effects of applied voltage, geometrical parameters of structure and boundary conditions on the DIR of the structure. The results show that applying negative voltage, the DIR will be happened at higher excitation frequencies. In addition, the clamped-clamped beam leads to higher excitation frequency with respect to simply supported boundary condition.
The dynamic buckling mechanism of a single-degree-of-freedom dissipative/nondissipative gradient system is thoroughly studied, employing energy criteria. The model is chosen in such a manner, that its corresponding static response is associated with all types of distinct critical points. Under a suddenly applied load of infinite duration, it is found that dynamic buckling, occurring always through a saddle, leads to an escaped motion, which is finally attracted by remote stable equilibrium positions, belonging sometimes also to complementary paths. Moreover, although the existence of initial imperfection changes the static behaviour of the system from limit point instability to bifurcation, it is established that the proposed model is dynamically stable in the large, regardless of the values of all other parameters involved.
The spacer grid is one of the main structural components in the fuel assembly, which supports the fuel rods, guides cooling water, and protects the system from an external impact load, such as earthquakes. Therefore, the mechanical and structural properties of the spacer grids must be extensively examined while designing them. In this paper, a numerical method for predicting the buckling strength of spacer grids is presented. Numerical analyses on the buckling behavior of the spacer grids are performed for a various array of sizes of the grids considering that the spacer grid is an assembled structure with thin-walled plates and imposing proper boundary conditions by nonlinear dynamic finite element method using ABAQUS/Explicit. Buckling tests on several numbers of specimens of the spacer grid were also carried out in order to compare the results between the test and the simulation result. The drop test is accomplished by dropping a carriage on the specimen at a pre-determined position. From this test, the specimens are buckled only at the uppermost and the lowermost layer among the multi-cells, which is similar to the local buckling at the weakest point of the grid structure. The simulated results also similarly predicted the local buckling phenomena and were found to give good correspondence with the experimental values for the thin-walled grid structures.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.12
no.3
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pp.417-426
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1999
The some papers which deal with the dynamic instability for shell-like structures under the step load have been published, but there are few papers which treat the essential phenomenon of the dynamic buckling using the phase plane for investigating occurrence of chaos. In nonlinear dynamics, examining the characteristics of attractor on the phase plane and investigating the dynamic buckling process are very important thing for understanding why unstable phenomena are sensitively originated by various initial conditions. In this study, the direct and the indirect snap-buckling of shallow arches considering geometrical nonlinearity are investigated numerically and compared with the static critical load.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.20
no.2
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pp.59-68
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2020
In this paper, the dynamic snapping of the 3-free-nodes spatial truss model was studied. A governing equation was derived considering geometric nonlinearity, and a model with various conditions was analyzed using the fourth order Runge-Kutta method. The dynamic buckling phenomenon was observed in consideration of sensitive changes to the force mode and the initial condition. In addition, the critical load level was analyzed. According to the results of the study, the level of critical buckling load elevated when the shape parameter was high. Parallelly, the same result was caused by the damping term. The sensitive asymmetrical changes showed complex orbits in the phase space, and the critical load level was also becoming lowly. In addition, as the value of damping constant was high, the level of critical load also increases. In particular, the larger the damping constant, the faster it converges to the equilibrium point, and the occurrence of snapping was suppressed.
Dynamic buckling of structure is one of the failure modes that needs to be considered since it may result in catastrophic failure of the structure in a short period of time. For a thin fiber-reinforced polymer (FRP) plate under compression, buckling is an inherent hazard which will be intensified by the existence of defects like holes, cracks, and delamination. On the other hand, the growth of the delamination is another prime concern for thin FRP plates. In the current paper, reinforcing the plates against buckling is realized by using SMA wires in the form of stitches. A numerical framework is proposed to simulate the dynamic instability emphasizing the effect of the SMA stitches in suppressing delamination growth. The suggested algorithm is more accurate than the other methods when considering the transformation point of the SMA wires and the modeling of the cohesive zone using simple and yet reliable technique. The computational design of the method by producing the line by line orders leads to a simple algorithm for simulating the super-elastic behavior. The Lagoudas constitutive model of the SMA material is implemented in the form of user material subroutines (VUMAT). The normal bilinear spring model is used to reproduce the cohesive zone behavior. The nonlinear finite element formulation is programmed into FORTRAN using the Newmark-beta numerical time-integration approach. The obtained results are compared with the results obtained by the finite element method using ABAQUS/Explicit solver. The obtained results by the proposed algorithm and those by ABAQUS are in good agreement.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.10
no.1
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pp.119-126
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2010
The some papers which deal with the dynamic instability for shell-like structures under the dynamic excitation have been published, but there are few papers which treat the essential phenomenon of the dynamic buckling using the phase plane for investigating occurrence of chaos. In nonlinear dynamic, examining the characteristics of attractor on the phase plane and investigating the dynamic buckling process are very important thing for understanding why unstable phenomena are sensitively originated by various initial conditions. In this study, the direct and indirect snapping of shallow EP shell considering geometrical nonlinearity are investigated by Galerkin method numerically. This finding out the characteristic of the dynamic instability through the phases curves and running response spectrum.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2003.04a
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pp.69-76
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2003
We investigate the fundamental mechanisms of the dynamic instability when the sinusoidal shaped arch structures subjected to sinusoidal harmonic excitation with pin-ends. In nonlinear dynamics, examining the characteristics of attractor on the phase plane and investigating the dynamic buckling process are very important thing for understanding why unstable phenomena are sensitively originated by various initial conditions. In this study, the direct and the indirect snap-buckling of shallow arches considering geometrical nonlinearity are investigated numerically and compared with the step excitation critical load.
In this paper, dynamic buckling of a smart sandwich nanotube is studied. The nanostructure is composed of a carbon-nanotube with inner and outer surfaces coated with ZnO piezoelectric layers, which play the role of sensor and actuator. Nanotube is under magnetic field and ZnO layers are under electric field. The nanostructure is located in a viscoelastic environment, which is assumed to obey Visco-Pasternak model. Non-local piezo-elasticity theory is used to consider the small-scale effect, and Kelvin model is used to describe the structural damping effects. Surface stresses are taken into account based on Gurtin-Murdoch theory. Hamilton principle in conjunction with zigzag shear-deformation theory is used to obtain the governing equations. The governing equations are then solved using the differential quadrature method, to determine dynamic stability region of the nanostructure. To validate the analysis, the results for simpler case studies are compared with others reported in the literature. Then, the effect of various parameters such as small-scale, surface stresses, Visco-Pasternak environment and electric and magnetic fields on the dynamic stability region is investigated. The results show that considering the surface stresses leads to an increase in the excitation frequency and the dynamic stability region happens at higher frequencies.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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