In this work, effects of hyper-elastic rubber material properties on the indentation load-deflection curve and subindenter deformation are first examined via [mite element (FE) analyses. An optimal data acquisition spot is selected, which features maximum strain energy density and negligible frictional effect. We then contrive two normalized functions. which map an indentation load vs. deflection curve into a strain energy density vs. first invariant curve. From the strain energy density vs. first invariant curve, we can extract the rubber material properties. This new spherical indentation approach produces the rubber material properties in a manner more effective than the common uniaxial tensile/compression tests. The indentation approach successfully measures the rubber material properties and the corresponding nominal stress.strain curve with an average error less than 3%.
This research develops a finite element code for the transient dynamic analysis of tapered fiber reinforced polymer (FRP) poles with hollow circular cross-section and flexible joints used in power transmission lines. The FRP poles are modeled by tapered beam elements and their flexible joints by a rotational spring. To solve the time equations of transient dynamic analysis, precise time integration method is utilized. In order to verify the utilized formulations, a typical jointed FRP pole under step, triangular and sine pulses is analyzed by the developed finite element code and also ANSYS commercial finite element software for comparison. Thereafter, the effect of joint flexibility on its dynamic behavior is investigated. It is observed that by increasing the joint stiffness, the amplitude of the pole tip deflection history decreases, and the time of occurrence of the maximum deflection is earlier.
A method to determine the fracture energy of concrete is investigated. The fracture energy may be calculated from the area under the complete load-deflection curve which can be obtained from a stable three-point bend test. Several series of concrete beams have been tested. The Present experimental study indicates that the fracture energy decreases as the initial notch-to-beam depth ratio increases Some problems to be observed to employ the three-point bend method are discussed. The appropriate ratio of initial notch-to-beam depth to determine the fracture energy of concrete is found to be 0.5. It is also found that the influence of the self-weight of a beam to the fracture energy is very small A simple and accurate formula to predict the fracture energy of concrete is proposed.
Journal of Korean Institute of Industrial Engineers
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v.18
no.2
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pp.1-9
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1992
The purpose of this paper is to investigate the dynamic situation of the biomechanical responses of a pilot that occur before the black out during high gravity maneuvering. The computer biodynamic simulations using the Articulated Total Body(ATB) model show the following results : 1) the center of gravity(c. g) offsets of a helmet have significant effects on the head deflection angle which is closely connected with the head down : 2) the average and maximum gravity forces are smaller in the curvilinear type of an acceleration than in the straight type of the acceleration, and it is applied to the case of the head deflection angle. We suggest that the new concept of protective device should be necessary to prevent the head down during high gravity maneuvering.
This paper presents the solution of large static deflection due to uniformly distributed self weight and the critical or maximum applied uniform loading that a simply supported beam with variable-arc-length can resist. Two analytical approaches are presented and validated experimentally. The first approach is a finite-element discretization of the span length based on the variational formulation, which gives the solution of large static sag deflections for the stable equilibrium case. The second approach is the shooting method based on an elastica theory formulation. This method gives the results of the stable and unstable equilibrium configurations, and the critical uniform loading. Experimental studies were conducted to complement the analytical results for the stable equilibrium case. The measured large static configurations are found to be in good agreement with the two analytical approaches, and the critical uniform self weight obtained experimentally also shows good correlation with the shooting method.
This study explores the lateral deflections of diagonal braces in concentrically-braced earthquake-resisting frames. The performance of this widely-used system is often compromised by the flexural buckling of slender braces in compression. In addition to reducing the compressive resistance, buckling may also cause these members to undergo sizeable lateral deflections which could damage surrounding structural components. Different approaches have been used in the past to predict the mid-length lateral deflections of cyclically loaded steel braces based on their theoretical deformed geometry or by using experimental data. Expressions have been proposed relating the mid-length lateral deflection to the axial displacement ductility of the member. Recent experiments were conducted on hollow and concrete-filled circular hollow section (CHS) braces of different lengths under cyclic loading. Very slender, concrete-filled tubular braces exhibited a highly ductile response, undergoing large axial displacements prior to failure. The presence of concrete infill did not influence the magnitude of lateral deflection in relation to the axial displacement, but did increase the number of cycles endured and the maximum axial displacement achieved. The corresponding lateral deflections exceeded the deflections observed in the majority of the previous experiments that were considered. Consequently, predictive expressions from previous research did not accurately predict the mid-height lateral deflections of these CHS members. Mid-length lateral deflections were found to be influenced by the member non-dimensional slenderness (${\bar{\lambda}}$) and hence a new expression was proposed for the lateral deflection in terms of member slenderness and axial displacement ductility.
This study investigated the effects of a shear slip on the deflection of steel-concretecomposite beams with partial shear interaction. Under the guidance of various current design codes, this deflection was related to the strength of shear connectors in the composite beams. In this paper, a shear connector stiffness based on exact solutions, regardless of loading conditions, was developed. The equivalent rigidity of composite beams that considered three different loading types was first derived, based on equilibrium and curvature compatibility, from which a general formula accounting for slips was developed. To validate this approach, the predicted maximum deflection under the proposed method was compared against currently used equations to calculate beam effective stiffness (AISC)Nie's equations, which have recently been proposed. For typical beams that were used in practice, shear slips might result in stiffness reduction of up to 18% for short-span beams. For full composite sections, the effective section modulus with the AISC specifications was larger than that of the present study, which meant that the specifications were not conservative. For partial composite sections, the AISC predictions were more conservative than those in the present study.
Differential equations and their solutions were formulated to describe the deflection of both temples and front frames and the pressure exerted by them varying parameters such as elastic modulus, thickness, length, width and shape of crosssection. The effect of such parameters on the deflections of both temples and front frames was illustrated by plotting the solutions of the derived equations. Deflection of temples was found to be maximum where the cross section was diamond-shaped and to be minimum with the rectangular cross section while thickness and cross section area of temples remain constant. The effect of parameters consisting of front frame on the deflection of front frames are very similar to those on temples. The central deflection and pressure of front frame initiated by the temple decreases as the length of temple increases. Detailed analysis of stresses at various parts of the temple will help design custom made spectacle frame as well as most comfortable frames.
S. Sivakumar;R. Prakash;S. Srividhya;A.S. Vijay Vikram
Structural Engineering and Mechanics
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v.87
no.3
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pp.221-229
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2023
Urbanization and industrialization have significantly increased the amount of solid waste produced in recent decades, posing considerable disposal problems and environmental burdens. The practice of waste utilization in concrete has gained popularity among construction practitioners and researchers for the efficient use of resources and the transition to the circular economy in construction. This study employed Lytag aggregate, an environmentally friendly pulverized fuel ash-based lightweight aggregate, as a substitute for natural coarse aggregate. At the same time, fly ash, an industrial by-product, was used as a partial substitute for cement. Concrete mix M20 was experimented with using fly ash and Lytag lightweight aggregate. The percentages of fly ash that make up the replacements were 5%, 10%, 15%, 20%, and 25%. The Compressive Strength (CS), Split Tensile Strength (STS), and deflection were discovered at these percentages after 56 days of testing. The concrete cube, cylinder, and beam specimens were examined in the explorations, as mentioned earlier. The results indicate that a 10% substitution of cement with fly ash and a replacement of coarse aggregate with Lytag lightweight aggregate produced concrete that performed well in terms of mechanical properties and deflection. The cementitious composites have varying characteristics as the environment changes. Therefore, understanding their mechanical properties are crucial for safety reasons. CS, STS, and deflection are the essential property of concrete. Machine learning (ML) approaches have been necessary to predict the CS of concrete. The Artificial Fish Swarm Optimization (AFSO), Particle Swarm Optimization (PSO), and Harmony Search (HS) algorithms were investigated for the prediction of outcomes. This work deftly explains the tremendous AFSO technique, which achieves the precise ideal values of the weights in the model to crown the mathematical modeling technique. This has been proved by the minimum, maximum, and sample median, and the first and third quartiles were used as the basis for a boxplot through the standardized method of showing the dataset. It graphically displays the quantitative value distribution of a field. The correlation matrix and confidence interval were represented graphically using the corrupt method.
The design of honeycomb sandwich structures is often challenging because these structures can be tailored from a variety of possible cores and face sheets configurations, therefore, the design of sandwich structures is characterized as a time-consuming and complex task. A data-driven computational approach that integrates the analytical method and Artificial Neural Network (ANN) is developed by the authors to rapidly predict the design of sandwich structures for a targeted maximum structural deflection. The elaborated ANN reverse design approach is applied to obtain the thickness of the sandwich core, the thickness of the laminated face sheets, and safety factors for composite sandwich structure. The required data for building ANN model were obtained using the governing equations of sandwich components in conjunction with the Monte Carlo Method. Then, the functional relationship between the input and output features was created using the neural network Backpropagation (BP) algorithm. The input variables were the dimensions of the sandwich structure, the applied load, the core density, and the maximum deflection, which was the reverse input given by the designer. The outstanding performance of reverse ANN model revealed through a low value of mean square error (MSE) together with the coefficient of determination (R2) close to the unity. Furthermore, the output of the model was in good agreement with the analytical solution with a maximum error 4.7%. The combination of reverse concept and ANN may provide a potentially novel approach in designing of sandwich structures. The main added value of this study is the elaboration of a reverse ANN model, which provides a low computational technique as well as savestime in the design or redesign of sandwich structures compared to analytical and finite element approaches.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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