In the study, dynamic behavior of laminated orthotropic beams on elastic foundation is investigated. Consistent model presented here combines the finite element solution of the system with SAP2000 software and the calculation of soil parameters with MATLAB software using Modified Vlasov Model type elastic foundation. For this purpose, a computing tool is coded in MATLAB which employs Open Application Programming Interface (OAPI) feature of SAP2000 to provide two-way data flow during execution. Firstly, an example is taken from the literature to demonstrate the accuracy of the consistent FEM-Vlasov Model. Subsequently, the effects of boundary conditions, subsoil depth, elasticity modulus of subsoil, slenderness ratio, velocity of moving load and lamination scheme on the behavior of laminated orthotropic beams on elastic foundation are investigated on a new numerical example. It can be concluded that it is really convenient to use OAPI feature of SAP2000 to model this complex behavior of laminated orthotropic beams on elastic foundation under moving load.
Kim Tae-Yeon;Han Taek-Hee;Han Keum-Ho;Kang Jin-Ook;Lee Myeoung-Sub;Kang Young-Jong
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2006.04a
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pp.111-118
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2006
The elastic buckling strength of a corrugated culvert made of orthotropic material such as FRP was evaluated. The height and length of a corrugated wave and the thickness of the culvert were considered as factors affecting the buckling strength of the culvert. And also, the ratio of the longitudinal stiffness and transverse stiffness was considered as the parameter affecting on the buckling strength of the used orthotropic material. Buckling strengths of various corrugated culvert models with different shapes and stiffness ratio were evaluated by FE analyses and a formula to estimate the elastic buckling strength was suggested from the regression with FE analysis results. Analysis results show that a corrugated culvert has superior buckling strength to a general flat pipe and the suggested formula estimates accurate buckling strength of the corrugated culverts made of orthotropic material.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2000.04a
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pp.5-8
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2000
This paper presents the results of an elastic buckling analysis of orthotropic plate under in-plane linearly distributed forces. The analytical solution for the orthotropic plate whose boundaries were assumed to be simply supported was derived in the previous work. In this study the loaded edges of plate are assumed to be simply supported and other two edges are assumed to be fixed. For the buckling analysis Rayleigh-Ritz method is employed. Graphical form of results for finding the elastic buckling strength of orthotropic plate under in-plane linearly distributed forces is presented.
Taj, Muhammad;Hussain, Muzamal;Afsar, Muhammad A.;Safeer, Muhammad;Ahmad, Manzoor;Naeem, Muhammad N.;Badshah, Noor;Khan, Arshad;Tounsi, Abdelouahed
Advances in concrete construction
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v.9
no.5
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pp.491-501
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2020
Microtubules buckle under bending and torsion and this property has been studied for free microtubules before using orthotropic elastic shell model. But as microtubules are embedded in other elastic filaments and it is experimentally showed that these elastic filaments affect the critical buckling moment and critical buckling torque of the microtubules. To prove that, we developed orthotropic Winkler like model and demonstrated that the critical buckling moment and critical buckling torque of the microtubules are orders of higher magnitude than those found for free microtubules. Our results show that Critical buckling moment is about 6.04 nNnm for which the corresponding curvature is about θ = 1.33 rad /㎛ for embedded MTs, and critical buckling torque is 0.9 nNnm for the angle of 1.33 rad/㎛. Our results well proved the experimental findings.
In this research, the dynamic stability of an orthotropic elastic conical shell, with elasticity moduli and density varying in the thickness direction, subject to a uniform external pressure which is a power function of time, has been studied. After giving the fundamental relations, the dynamic stability and compatibility equations of a nonhomogeneous elastic orthotropic conical shell, subject to a uniform external pressure, have been derived. Applying Galerkin's method, these equations have been transformed to a pair of time dependent differential equations with variable coefficients. These differential equations are solved using the method given by Sachenkov and Baktieva (1978). Thus, general formulas have been obtained for the dynamic and static critical external pressures and the pertinent wave numbers, critical time, critical pressure impulse and dynamic factor. Finally, carrying out some computations, the effects of the nonhomogeneity, the loading speed, the variation of the semi-vertex angle and the power of time in the external pressure expression on the critical parameters have been studied.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1997.10a
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pp.487-492
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1997
Two-way concrete slab is often modeled as an orthotropic plate. In the modeling, flexural rigidities of the slab which depend upon the re-bar quantity have to be taken into account. Elastic equivalence technique in which the equilibrium and compatibility of the cross-section of slab satisfied is utilized to determine th flexural rigidities. In the analysis Navier's method is applied on the concrete slab with all edges simply supported under inform lateral load. In addition to the analysis using orthotropic plate theory, finite element method is also adopted to suggest the finite element modeling and to investigate the applicability of the method. Results obtained by both methods were compared and it is observed that the difference of the results was increased as the ratio of re-bar quantity increased.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2001.10a
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pp.13-16
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2001
This paper presents the results of an elastic buckling analysis of isosceles trapezoidal orthotropic plate. In this study, all edges of plate are assumed to be simply supported and the difference of the applied loads are assumed to be taken out by shear of constant intensity along the sloping sides. For the buckling analysis, collocation method is employed. Finite element analysis is also conducted and the results are compared with theoretical ones.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.7
no.1
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pp.191-198
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2003
The pavement stiffness is scarcely used in structural analysis to design the superstructure of bridge. It is reasonable not to consider it in the case of asphalt concrete pavement over concrete deck because the pavement stiffness compared with the concrete deck plate can be ignored. However, sometimes, the pavement materials have a similar amount of elastic modulus to concrete and are applied to the orthotropic steel deck plate which has relatively less stiffness compared with the concrete deck plate. In this paper, the steel plate deck of a real bridge project was analyzed by considering the pavement stiffness by linear elastic FEM. It was assumed that a perfect bond between the steel plate deck and the pavement exited. The results indicated that the structural behavior of the orthotropic steel deck plate can be estimated enough to affect the evaluation result of structural capacity in some cases. Therefore, the investigations by experimental tests and more advanced numerical model are indispensible in figuring the design formula for considering the effects of pavement stiffness in the structural analysis of an orthotropic bridge.
In this study, analytical investigations on the flexural behavior of FRP reinforced concrete slab were discussed. In the derivation of analytic solution, the FRP reinforced concrete slab was modeled as a structural orthotropic plate. To determine the flexural rigidities of an orthotropic plate model, the elastic equivalence method was employed. In the finite element analysis, the approximate method to determine the rigidity matrix of orthotropic plate element was also suggested using the elastic equivalence method. The results obtained by the analytical solution and the finite element analysis were compared with that of experiment.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.19
no.3
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pp.77-85
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2020
In this study, we proposed a method to replace the solid finite element model of the boiler membrane wall for coal-fired power plants using an equivalent shell model. The application of a bending load to the membrane wall creates greater displacement at both ends of the central portion when compared with the middle when an isotropic elastic constant is used in the shell model. This is inconsistent with the results of the solid model where the central portion is uniformly deformed. Here, we presented a method to determine the orthotropic elastic constants of the shell model in terms of bending stiffness and vibration characteristics to solve this problem. Our analysis of the orthotropic shell model showed that the error ratio was 0.9% for the maximum displacement due to the bending load, 0.3% for the first natural frequency, and 2.5% for the second natural frequency when compared with the solid model. In conclusion, a complicated boiler membrane wall composed of a large number of pipes and fins can be replaced with a simple shell model that shows equivalent bending stiffness and vibration characteristics using our proposed method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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