Ballast particles have an irregular shape and are discrete in nature. Due to the discrete nature of ballast, it exhibits complex mechanical behaviour under loading conditions. The discrete element method (DEM) can model the behaviour of discrete particles under a multitude of loading conditions. DEM is used in this paper to simulate a series of three-dimensional direct shear tests in order to investigate the shear behaviour of railway ballast and its interaction at the microscopic level. Particle flow code in three dimension (PFC3D) models the irregular shape of ballast particles as clump particles. To investigate the influence of particle size distribution (PSD), real PSD of Indian railway ballast specification IRS:GE:1:2004, China high-speed rail (HSR) and French rail specifications are generated. PFC3D built-in linear contact model is used to simulate the interaction of ballast particles under various normal stresses, shearing rate and shear box sizes. The results indicate how shear resistance and volumetric changes in ballast assembly are affected by normal stress, shearing rate, PSD and shear box size. In addition to macroscopic behaviour, DEM represents the microscopic behaviour of ballast particles in the form of particle displacement at different stages of the shearing process.
It is well known that torsionally unbalanced buildings are more vulnerable to earthquake hazards than are the regular structural systems. In this paper, a parametric investigation is presented, in order to observe the amplification in the internal forces, when increased eccentricities are used instead of the ones corresponding to the 5% accidental eccentricity. A series of five, ten-story framed and walled structures, with rather high torsional irregularity coefficients, are selected and a numerical test procedure is applied. Numerical results show that the maximum amplification in the internal forces at the most critical beams and columns at the flexible sides of the structures is about 10%. It is concluded that, more serious measures in the codes are needed in the case of this rather dangerous type of irregularity.
Digital image correlation (DIC) is a method used to measure the displacement and strain of structures. It involves transforming and analyzing images before and after deformation using correlation coefficients from irregular light and shade on the surface of structures. In the present study, a microspeckle pattern was applied to the surface of a specimen to identify initial cracking. The test specimen constituted CFRP composites laminated on a curved Al liner The specimen was manufactured by stacking 100 ply of CFRP prepregs in the 0° and 90° directions in a three-point bending test. The equivalent strain was evaluated through DIC analysis after monitoring deformation using a CCD camera. Fracture shape was observed using a microscope. The equivalent strain contour distribution was checked until the maximum load fracture occurred at the center of the test specimen. Variations in the strain indicated the initial occurrence and progression of microcracks. These results can be used to improve the accuracy of detecting micro crack initiation and to achieve structural stability.
An experimental program has been carried out to investigate the effect of edge-slope on compressive strength of concrete specimens. In this study, effect of such slope was investigated by testing 100 standard cylinder specimens and 40 standard cubes. When molds are put on a slanted place, wet concrete starts to flow through the open end of mold. It keeps flowing until it reaches to a parallel surface with the place over which it was placed. That creates a sloped surface over the loading area. Experimental results revealed significant relationships between failure loads and slope of loading surface for cylinders. Angled cracks occurred in sloped cylinder specimens. Tension cracks occurred in cube specimens. Fracture mechanisms were also evaluated by using finite element analyses approach. Experiments yielded an exponential curve with bandwidth for cylinders. Average value of curve is $y={\frac{\pi}{2}}e^{-cf}$ between slope and compressive strength. Inclination is much effective parameter for cylinders than cubes.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.9
no.3
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pp.266-281
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2017
Hydroelastic interactions of a deformable floating body with random waves are investigated in time domain. Both hydroelastic motion and structural dynamics are solved by expansion of elastic modes and Fourier transform for the random waves. A direct and efficient structural analysis in time domain is developed. In particular, an efficient way of obtaining distributive loads for the hydrodynamic integral terms including convolution integral by using Fubini theory is explained. After confirming correctness of respective loading components, calculations of full distributions of loads in random waves are expedited by reformulating all the body loading terms into distributed forms. The method is validated by extensive convergence tests and comparisons against the counterparts of the frequency-domain analysis. Characteristics of motion/deformation responses and stress resultants are investigated through a parametric study with varying bending rigidity and types of random waves. Relative contributions of componential loads are identified. The consequence of elastic-mode resonance is underscored.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.19
no.11
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pp.1126-1132
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2009
Bridge structures are designed to support ordinary loadings such as vehicles, wind, temperature and current as well as unexpected loadings like earthquakes and storm. Especially, the displacement of Flexible bridges like an suspension bridge under ordinary loading conditions is necessary to be monitored. In case of long span bridges, there are some difficulties in monitoring the displacement of center of the main span using traditional laser displacement sensors. In this study, the static and dynamic displacement responses due to vehicle loadings were measured by DGPS(differential global positioning system) technique. The displacement response data were compared with data obtained from traditional laser displacement sensors so that the static and dynamic behavior of the bridge under vehicle loadings was examined and the applicability of the displacement response measurement using DGPS technique was verified. The static and dynamic loading test for an self-anchored suspension bridge, So-rok Bridge, was performed using vehicles. The displacement response from DGPS technique and that from laser displacement sensors of the bridge monitoring system were compared. The amplitude of white noise from DGPS based measurement was about 7 mm and that of laser displacement sensor based measurement was about 3 mm. On the other hand, dynamic behavior of the center of main span from DGPS based measurement showed better agreement with influence line of the bridge than that from laser displacement sensors. In addition, there were some irregular and discontinuous variation of data due to the instability of GPS receivers or frequent appearance of GPS satellites. Post-processing via the reference station close to an observation post provided by NGII(National Geographic Information Institute) will be a counter-plan for these defects.
The study of the mechanical behavior of rockfill materials under three-dimensional loading conditions is a current research focus area. This paper presents a microscale numerical study of rockfill deformation and strength characteristics using the Combined Finite-Discrete Element Method (FDEM). Two features unique to this study are the consideration of irregular particle shapes and particle crushability. A polydisperse assembly of irregular polyhedra was prepared to reproduce the mechanical behavior of rockfill materials subjected to axial compression at a constant mean stress for a range of intermediate principal stress ratios in the interval [0, 1]. The simulation results, including the stress-strain characteristics, relationship between principal strains, and principal deviator strains are discussed. The stress-dilatancy behavior is described using a linear dilatancy equation with its material constants varying with the intermediate principal stress ratio. The failure surface in the principal stress space and its traces in the deviatoric and meridian plane are also presented. The modified Lade-Duncan criterion most closely describes the stress points at failure.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.24
no.1
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pp.81-88
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2024
The purpose of this study is to experimentally analyze the seismic performance of beam-column specimens with vertical irregular, which were reinforced with RHS (Replaceable steel haunch system). a steel haunch system. To evaluate the seismic performance of the RHS, three specimens were manufactured and subjected to cycle loading tests. Retrofitted specimens have different beam-upper column stiffness ratio as a variable. The stiffness ratio of beam-upper column were considered to be 1.2 and 0.84. As a result of the test, the specimen reinforced with RHS showed improved maximum load and effective stiffness, and energy dissipation capacity compared to the non-retrofitted specimen with same beam-upper column stiffness ratio. The specimen with 0.84 beam-upper column stiffness ratio showed improved performance than the specimen with 12.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2004.10a
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pp.166-169
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2004
A fatigue test was used to evaluate the fatigue life of an actual structure. The loaded state and the constraint condition of an actual structure must be same as the specimen in order to apply the test results to an actual structure by the specimen. The loaded state and constraint conditions can't be same as the specimen in the actual structure which is complicated. In order to reduce these differences, an actual structure test with a lot of frequencies is need to get a fatigue life curve. Therefore, ten sets of accelerated test units which attached unbalanced mass were composed in this study. Acceleration history about the vibration of an actual structure was acquired. Rainflow counting was used on acceleration history, and the life curve return formula was assumed. The return formula that damage satisfied `1' was acquired in a feedback process by the Miner's rule, which was the linear cumulative damage theory. A conservative fatigue life curve was determined with a return formula to have been presumed by each set. The fatigue life of regular rpm condition was calculated by these conservative fatigue life curves.
Based on the equivalent uniform stress concept presented by Seed and Idriss, sinusoidal cyclic loads which simplified the earthquake loads have been applied in evaluating the liquefaction resistance strength experimentally. However, the liquefaction resistance strength of soil based on the equivalent uniform stress concept can not exactly reflect the dynamic characteristics of the irregular earthquake motion. In this study, the criterion of the liquefaction resistance strength was determined by applying real earthquake loading to the cyclic triaxial test. From the test results, relationships between liquefaction behaviors of saturated sand and earthquake characteristics such as magnitude or time-duration were determined. Magnitude scaling factors to determine the soil liquefaction resistance strength in seismic design were also proposed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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