Ayatollahi, Majid R.;Pirmohammad, Sadjad;Sedighiani, Karo
Computers and Concrete
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제13권4호
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pp.569-585
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2014
In this paper, a four-layer road structure consisting of an edge transverse crack is simulated using three-dimensional finite element method in order to capture the influence of a single-axle wheel load on the crack propagation through the asphalt concrete layer. Different positions of the vehicular load relative to the cracked area are considered in the analyses. Linear elastic fracture mechanics (LEFM) is used for investigating the effect of the traffic load on the behavior of a crack propagating within the asphalt concrete. The results obtained show that the crack front experiences all three modes of deformation i.e., mode I, mode II and mode III, and the corresponding stress intensity factors are highly affected by the crack geometry and the vehicle position. The results also show that for many loading situations, the contribution of shear deformation (due to mode II and mode III loading) is considerable.
Edge cracks in cold rolling always influence to the quality of productions, while the "V" shaped cracks were propagated by passing the roll gap. We set up the sizes and shapes of initial cracks in simulation according to the references from real productions. Different to in hot rolling, the cracks in cold rolling couldn't be reduced from propagation automatically after generated, even if these could be reduced by changing the process parameters. In this paper, we described the affections of process parameters on the propagation of edge cracks, such as reduction ratio and tension. We predicted that the dependence of the cracks propagations of changing of process conditions and expected to gain the smaller edge cracks. By raising the reduction ratio, the cracks were propagated increasingly in both transverse and rolling directions. And as tension raise, the cracks became propagated in both directions in which transverse direction was less effectively.
반도체 칩과 얇은 접착제충의 계면에 존재하는 모서리 균열에 횡방향 인장변형률이 작용하는 경우에 대해 응력확대계수를 조사하고 있다. 이러한 균열들은 자유 경계면 부근에 존재하는 응력 특이성으로 인해 발생할 수 있다. 계면 응력상태를 해석하기 위해서 경계요소법이 사용되고 있다. 복합 응력확대계수의 크기는 균열의 크기에 의존하지만, 균열이 커지면 일정한 값에 수렴한다. 횡방향 인장변형률이 임계값에 도달하면, 계면 균열은 빠르게 전파되리라고 예상된다.
탄성 섬유와 점탄성 기지로 구성된 2차원의 단일방향 복합재료에서 발생하는 계면 응력 특이성을 시간영역 경계요소법을 사용하여 조사하였다. 먼저, 아무런 균열없이 섬유와 기지가 완전하게 결합되어 있는 단일방향 복합재료에 횡방향 인장변형이 작용할때 자유경계면 부근에 나타나는 계면 특이응력들을 조사하였다. 그러한 응력들은 섬유와 기지의 결합분리나 계면 모서리 균열을 야기 시킬수 있다. 다음에, 여러가지 크기의 모서리 균열들에 대한 응력확대계수가 계산되었다.
An analytical-computational method along with finite element analysis (FEA) has been employed to analyse the dynamic behaviour of deteriorated structures excited by time- varying mass. The present analysis is focused on the comparative study of a double cracked beam with inclined edge cracks and transverse open cracks subjected to traversing mass. The assumed computational method applied is the fourth order Runge-Kutta method. The analysis of the structure has been carried out at constant transit mass and speed. The response of the structure is determined at different crack depth and crack inclination angles. The influence of the parameters like crack depth and crack inclination angles are investigated on the dynamic behaviour of the structure. The results obtained from the assumed computational method are compared with those of the FEA for validation and found good agreements with FEA.
In this study, static bending of edge cracked micro beams is studied analytically under uniformly distributed transverse loading based on modified couple stress theory. The cracked beam is modelled using a proper modification of the classical cracked-beam theory consisting of two sub-beams connected through a massless elastic rotational spring. The deflection curve expressions of the edge cracked microbeam segments separated by the rotational spring are determined by the Integration method. The elastic curve functions of the edge cracked micro beams are obtained in explicit form for cantilever and simply supported beams. In order to establish the accuracy of the present formulation and results, the deflections are obtained, and compared with the published results available in the literature. Good agreement is observed. In the numerical study, the elastic deflections of the edge cracked micro beams are calculated and discussed for different crack positions, different lengths of the beam, different length scale parameter, different crack depths, and some typical boundary conditions. Also, the difference between the classical beam theory and modified couple stress theory is investigated for static bending of edge cracked microbeams. It is believed that the tabulated results will be a reference with which other researchers can compare their results.
이 논문에서는 경계요소법을 사용하여 횡방향의 인장변형률을 받는 단일방향 graphite/epoxy 복합재료의 섬유와 기지의 공유면에 존재하는 모서리 균열에 대한 응력확대계수를 계산하였다. 그러한 균열은 복합재료의 자유경계면에서 발생하는 특이 응력들에 의해 야기될 수 있다. 응력확대계수의 크기는 균열길이가 작은 경우에는 균열길이에 따라 조금씩 증가되다가, 균열길이가 커지면 일정한 값에 이르게 된다.
This study is an investigation of the effect of cracks on the dynamical characteristics of a cantilever beam, having multiple open-edge transverse cracks. The flexibilities due to crack have been identified for several crack depths and locations. In the study the finite element method and component mode synthesis methods are used. Coupling the components is performed by a flexibility matrix taking into account the interaction forces. Each component is modelled by cantilever beam finite elements with two nodes and three degrees of freedom at each node. The results obtained lead to conclusion that, by using the drop in the natural frequencies and the change in the mode shapes, the presence and nature of cracks in a structure can be detected. There is some counter-evidence, however, that the effects due to multiple cracks may interact to make detection more difficult than for isolated cracks.
A wavelet based approach is proposed for structural damage detection in beams, plate and delamination of composite plates. Wavelet theory is applied here for crack identification of a beam element with a transverse on edge non-propagating open crack. Finite difference method was used for generating a general displacement equation for the cracked beam in the first example. In the second and third example, damage is detected from the deformed shape of a loaded simply supported plate applying the wavelet theory. Delamination in composite plate is identified using wavelet theory in the fourth example. The main concept used is the breaking down of the dynamic signal of a structural response into a series of local basis function called wavelets, so as to detect the special characteristics of the structure by scaling and transformation property of wavelets. In the light of the results obtained, limitations of the proposed method as well as suggestions for future work are presented. Results show great promise of wavelet approach for damage detection and structural health monitoring.
Rotating beams play a crucial role in representing complex mechanical components that are prevalent in vital sectors like energy and transportation industries. These components are susceptible to the initiation and propagation of cracks, posing a substantial risk to their structural integrity. This study presents a two-stage methodology for detecting the location and estimating the size of an open-edge transverse crack in a rotating Euler-Bernoulli beam with a uniform cross-section. Understanding the dynamic behavior of beams is vital for the effective design and evaluation of their operational performance. In this regard, modal parameters such as natural frequencies and eigenmodes are frequently employed to detect and identify damages in mechanical components. In this instance, the Frobenius method has been employed to determine the first two natural frequencies and corresponding eigenmodes associated with flapwise bending vibration. These calculations have been performed by solving the governing differential equation that describes the motion of the beam. Various parameters have been considered, such as rotational speed, beam slenderness, hub radius, and crack size and location. The effect of the crack has been replaced by a rotational spring whose stiffness represents the increase in local flexibility as a result of the damage presence. In the initial phase of the proposed methodology, a damage index utilizing the slope of the beam's eigenmode has been employed to estimate the location of the crack. After detecting the presence of damage, the size of the crack is determined using a Genetic Algorithm optimization technique. The ultimate goal of the proposed methodology is to enable the development of more suitable and reliable maintenance plans.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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