In the paper, a simplified method for nonlinear analysis of reinforced concrete structures is presented, which is based on timeoshenko beam theory and constitutive equations that are given by the relation of average stress and average strain for concrete and reinforcing bars. Especially, this method consider shear deformation and determine the failure mode. In this paper, 1-D beam element model and program considering shear deformation are suggested. In addition, program procedure is presented briefly and the results are plotted with test examples.
This paper presents a nonlinear finite element analysis procedure for the seismic performance assessment of reinforced concrete bridge piers using damage indices. The accuracy and objectivity of the assessment process may be enhanced by the use of sophisticated nonlinear finite element analysis program. A computer program, named RCAHEST(Reinforced Concrete Analysis in Higher Evaluation System Technology), for the analysis of reinforced concrete structures was used. Damage indices aim to provide a means of quantifying numerically the damage reinforced concrete bridge piers sustained under earthquake loading. The proposed numerical method for the seismic performance assessment of reinforced concrete bridge piers is verified by comparison with the reliable experimental results.
본 연구에서는 얕은 연약지반에서 구조물-지반 상호작용의 영향을 받는 구조물의 비탄성거동을 정확히 나타낼 수 있는 유한요소해석 방법을 연구하였다. 이를 위하여, 국내의 지반특성을 반영한 얕은 연약지반과 단자유도 구조물로 2차원 유한요소모델을 구성하고, 다양한 지진파와 지반에 대해 OpenSees 해석프로그램을 이용한 비선형 시간이력해석을 수행하였다. 연약지반의 비선형거동을 반영하기 위하여 일반적으로 흔히 사용되는 등가선형 주파수영역 해석 결과와 비선형 시간이력 유한요소해석 결과의 차이를 검토하였다. 그 비교결과는 등가선형강성을 사용하고 지반-구조물 상호작용을 고려하지 않는 주파수영역해석은 단주기영역의 구조물의 응답스펙트럼을 과대평가할 수 있음을 보여주었다. 응답스펙트럼에 대한 지반-구조물 상호작용의 영향은 기초크기와 구조물의 질량의 변화와 큰 관계 없이 일정하게 나타났다.
This paper demonstrates how nonlinear soil behavior in a soil-structure interaction system can be realistically incorporated by using a hybrid method in a nonlinear time-domain analysis. The hybrid method employs a general-purpose nonlinear finite element program coupled with a linear SSI program for the unbounded layered soil medium In order to verify the validity and applicability of the hybrid method, nonlinear earthquake response analyses are carried out for the Hualien free-field problem, in which the ground and underground accelerations were measured during several earthquake events, and for a 2-D subway station. It is found that the nonlinear earthquake responses predicted for the Hualien free-field using the hybrid method compare very well with the observed responses whereas the subway station example gives reasonable results.
To evaluate the behavior of the advanced unbonded pre-stressed concrete containment vessel (UPCCV) for one typical China nuclear power plant under Japan's March 11 earthquake, five nonlinear time history analysis and a nonlinear static analysis of a 1:10 scale UPCCV structure have been carried out with MSC.MARC finite element program. Comparisons between the analytical and experimental results demonstrated that the developed finite element model can predict the earthquake behavior of the UPCCV with fair accuracy. The responses of the 1:10 scale UPCCV subjected to the 11 March 2011 Japan earthquakes recorded at the MYG003 station with the peak ground acceleration (PGA) of 781 gal and at the MYG013 station with the PGA of 982 gal were predicted by the dynamic analysis. Finally, a static analysis was performed to seek the ultimate load carrying capacity for the 1:10 scale UPCCV.
In this paper, a parallel algorithm of nonlinear dynamic analysis of three-dimensional (3D) reinforced concrete (RC) frame structures based on the platform of graphics processing unit (GPU) is proposed. Time integration is performed using Newmark method for nonlinear implicit dynamic analysis and parallelization strategies are presented. Correspondingly, a parallel Preconditioned Conjugate Gradients (PCG) solver on GPU is introduced for repeating solution of the equilibrium equations for each time step. The RC frames were simulated using fiber beam model to capture nonlinear behaviors of concrete and reinforcing bars. The parallel finite element program is developed utilizing Compute Unified Device Architecture (CUDA). The accuracy of the GPU-based parallel program including single precision and double precision was verified in comparison with ABAQUS. The numerical results demonstrated that the proposed algorithm can take full advantage of the parallel architecture of the GPU, and achieve the goal of speeding up the computation compared with CPU.
Gulsan, Mehmet Eren;Cevik, Abdulkadir;Kurtoglu, Ahmet Emin
Computers and Concrete
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제15권2호
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pp.279-304
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2015
In this study, reliability analyses of steel fiber reinforced concrete (SFRC) corbels based on stochastic finite element were performed for the first time in literature. Prior to stochastic finite element analysis, an experimental database of 84 sfrc corbels was gathered from literature. These sfrc corbels were modeled by a special finite element program. Results of experimental studies and finite element analysis were compared and found to be very close to each other. Furthermore experimental crack patterns of corbel were compared with finite element crack patterns and were observed to be quite similar. After verification of the finite element models, stochastic finite element analyses were implemented by a specialized finite element module. As a result of stochastic finite element analysis, appropriate probability distribution functions (PDF's) were proposed. Finally, coefficient of variation, bias and strength reduction (resistance) factors were proposed for sfrc corbels as a consequence of stochastic based reliability analysis.
Nonlinear finite element analyses of one dimensional consolidation problem were performed using an anisotropic hardening constitutive model. For the analyses, the anisotropic hardening elasto-plastic constitutive model based on the generalized isotropic hardening(GIH) rule was implemented into a nonlinear finite element analysis program, PLASTIC. In order to preserve the accuracy of the finite element solution for nonlinear problems, an implicit stress integration algorithm was employed. A consistent tangent moduli could also ensure the quadratic convergence of Newton's method. As a result, the nonlinear solution was accurately calculated and was converged to be asymptotically quadratic. In a consolidation problem, the relationship between load and settlement and between settlement and time vertical was analyzed comparing with results using the Cam-clay type model and the final consolidation settlement and the duration of primary consolidation could be evaluated rigorously using the GIH constitutive model.
A rational three-dimensional nonlinear finite element model is described and implemented for evaluating the behavior of high strength concrete slabs under transverse load. The concrete was idealized by using twenty-nodded isoparametric brick elements with embedded reinforcements. The concrete material modeling allows for normal (NSC) and high strength concrete (HSC), which was calibrated based on experimental data. The behavior of concrete in compression is simulated by an elastoplastic work-hardening model, and in tension a suitable post-cracking model based on tension stiffening and shear retention models are employed. The nonlinear equations have been solved using the incremental iterative technique based on the modified Newton-Raphson method. The FE formulation and material modeling is implemented into a finite element code in order to carry out the numerical study and to predict the behavior up to ultimate conditions of various slabs under transverse loads. The validity of the theoretical formulations and the program used was verified through comparison with available experimental data, and the agreement has proven to be very good. A parametric study has been also carried out to investigate the influence of different material and geometric properties on the behavior of HSC slabs. Influencing factors, such as concrete strength, steel ratio, aspect ratio, and support conditions on the load-deflection characteristics, concrete and steel stresses and strains were investigated.
Durability of rubber dust cover in the ball joint for automotive suspension parts is analyzed by FEM and compared with experimental data. Upper open area of ball joint is sealed by dust cover for preventing outflow of the lubricating oil and intrusion of send, dust, water, etc. This rubber cover undergoes repeated loadings such as tension and compression while the car is running. Analysis about rubber material needs to consider every kinds of nonlinearities arise in finite element analysis, which are geometric nonlinearity due to large displacement and small strain, materially nonlinearity and nonlinear boundary condition such as contact. The deformation behavior of dust cover is analysed by using the commercial finite element program MARC. In the study, this program could solve these kinds of nonlinear analysis accurately. Finite element model of dust cover is considered as 3-dimensional half model based on 2-dimensional axisymmetric model. Material property of rubber is modeled by Ogden model and input data for calculation takes form uniaxial tension test of rubber specimen. The final object of the study is obtaining the design specification of dust covers and the result of analysis should be a useful data to design of rubber cover.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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