Elastic buckling load of perforated steel plates is typically predicted using the finite element or conjugate load/displacement methods. In this paper an artificial neural network (ANN)-based formula is presented for the prediction of the elastic buckling load of rectangular plates having a circular cutout. By using this formula, the elastic buckling load of perforated plates can be calculated easily without setting up an ANN platform. In this study, the center of a circular cutout was chosen at different locations along the longitudinal x-axis of plates subjected to linearly varying loading. The results of the finite element method (FEM) produced by the commercial software package ANSYS are used to train and test the network. The accuracy of the proposed formula based on the trained ANN model is evaluated by comparing with the results of different researchers. The results show that the presented ANN-based formula is practical in predicting the elastic buckling load of perforated plates without the need of an ANN platform.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제11권1호
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pp.285-293
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2019
In the present paper, model tests of suppressing sloshing fitted with two perforated floating plates are carried out. The study involves identification of system performance such as the suppression and the solidity ratio. Three different solidity ratios of perforated plates have been tried out as potential positive slosh damping devices. A series of painstaking experiments have been conducted in a rigid rectangular tank on six degrees of freedom motion platform under roll harmonic excitation. Comparison of the clean tank shows that the three types of perforated plates are all effective on damping the run-up and impact pressure along the bulkhead. The parametric study indicates that the perforated plate with the median solidity ratio is the most optimal one in suppressing sloshing among three configurations.
Exact solutions for stresses, strains, and displacements of a perforated rectangular plate by an arbitrarily located circular hole subjected to both linearly varying in-plane normal stresses on the two opposite edges and in-plane shear stresses are investigated using the Airy stress function. The hoop stress occurring at the edge of the non-central circular hole are computed and plotted. Stress concentration factors (the maximum non-dimensional hoop stresses) depending on the location and size of the non-central circular hole and the loading condition are tabularized.
In this paper an energy method is presented for the linear buckling analysis of first order shear deformable plates. The displacement fields are defined in terms of the shape functions, which correspond to a set of predefined points and are composed of significantly high order polynomials. The locations of these points are found by mapping the geometry using the naturalized coordinates and bilinear shape functions. In order to evaluate the method, fully clamped and simply supported rectangular plates subjected to uniform uniaxial compressive loading on two opposite edges of the plate are investigated thoroughly and the results are compared with the exact solution given in the monograph of Timoshenko and Gere (1961). The method is extended to the analysis of perforated plates, wherein the negative stiffness computed over the opening area from in-plane and out-of-plane deformation modes is superimposed to the stiffness of the full plate. Numerical results are then favorably compared with those obtained by finite element methods. Other cases such as; rectangular plates with eccentrically located openings of different shapes are studied and reported in this paper with regards to the effect of aspect ratio, hole size, and hole position on the buckling. For a square plate with a large circular opening at the center, diameter being 80 percent of the length, the present method yields buckling coefficient 12.5 percent higher than the one from the FEM.
Position of a circular or elliptical cutout within an orthotropic plate has great influence on its buckling behavior. This paper aims at finding the optimal position (both location and orientation) of a single circular/elliptical cutout, within an orthotropic rectangular plate, that maximizes the critical buckling load. We consider linear buckling of simply supported orthotropic plates under uniaxial edge loads. To obtain the optimal positions of the cutouts, we have employed a MATLAB optimization routine coupled with buckling computation in ANSYS. Our results show that the position of the cutout that maximizes the buckling load has great dependence on the material properties, laminate configurations, and the geometrical parameters of the plate. These optimal results, for a number of plate geometries and cutout sizes, are reported in this paper. These results will be useful in the design of perforated orthotropic plates against buckling failure.
The aim of this work is to provide some insights into the elasto-plastic behaviour of plate girder web square and rectangular panels with centred and eccentric holes under both compression and in-plane bending moment. The numerical study was validated comparing the numerical results obtained for one simple steel plate configuration with the corresponding experimental results, obtained at the University of Padova, observing the influence of the initial out-of-plane imperfections on the force vs. displacement relationship and ultimate strength. Once validated the numerical approach, the effect of bending moment on the stability of the plate is studied and some differences with respect to the uniform compression load case are shown. The influence of dimension and position of the hole, the plate aspect ratio and the steel grade on elasto-plastic behaviour is observed. Some indications regarding the critical slenderness (at which transition from elastic to plastic collapse occurs) are given for square and rectangular plates with symmetric and eccentric holes having small, medium and large diameter.
개구부를 갖는 콘크리트 전단벽을 두께가 얇은 직사각형 평판으로 모델화하였다. 판의 두가지 경계조건에 대한 안정해석 결과를 판좌굴계수 k로 표시하였다. 경계조건이 다른 변수로는 휨으로 인한 힘/연직하중비 .alpha., 수평 전단력/연직하중비 .betha. 및 개구부의 위치 및 크기 변화이다. 유한요소법에 의한 결과를 얻기 위하여 예제의 판을 27*9의 정사각형 요소로 분할하였으며 node에서 3가지 자유도를 갖는 c.deg. 유한요소를 택하였다. 일반적으로 개구부의 크기가 증가함에 따라 판 개구부가 판 중앙에서 자유연(free edge)으로 접근할수록 좌굴계수는 감소하는 현상을 보이고 있다.
A system of equations is developed for the theory of bending of thick orthotropic elastic plates which takes into account the transverse shear deformability of the plate. This system of equations is of such nature that three boundary conditions can and must be prescribed along the edge of the plate, i.e. ${\omega}=0,\;M_x=0,\;M_{xy}=0\;({\omega}=0,\;M_x=0,\;M_{xy}=0)$ at simple supported edges. It can be obtained general solution that is added complementary solution ${\omega}^e$ and paticular solution ${\omega}^p$ by an assumption of solution function. In the next paper, this analytical results will be obtained for perforated thick plates.
This paper focuses on the strengthening methods used for improving the compression behaviors of perforated box-section walls as provided in the anchorage zones of steel pylons. Rectangular plates containing double-row continuous elliptical holes are investigated by employing the boundary condition of simple supporting on four edges in the out-of-plane direction of plate. Two types of strengthening stiffeners, named flat stiffener (FS) and longitudinal stiffener (LS), are considered. Uniaxial compression tests are first conducted for 18 specimens, of which 5 are unstrengthened plates and 13 are strengthened plates. The mechanical behaviors such as stress concentration, out-of-plane deformation, failure pattern, and elasto-plastic ultimate strength are experimentally investigated. Finite element (FE) models are also developed to predict the ultimate strengths of plates with various dimensions. The results of FE analysis are validated by test data. The influences of non-dimensional parameters including plate aspect ratio, hole spacing, hole width, stiffener slenderness ratio, as well as stiffener thickness on the ultimate strengths are illustrated on the basis of numerous parametric studies. Comparison of strengthening efficiency shows that the continuous longitudinal stiffener is the best strengthening method for such perforated plates. The simplified formulas used for estimating the compression strengths of strengthened plates are finally proposed.
Plate that have cutout inner bottom and girder and floor etc. in hull construction absence is used much, and this is strength in case must be situated, but establish in region that high stress interacts sometimes fatally in region that there is no big problem usually by purpose of weight reduction, a person and change of freight, piping etc.. Because cutout's existence gnaws in this place, and, elastic buckling strength by load causes large effect in ultimate strength. Therefore, perforated plate elastic buckling strength and ultimate strength is one of important design criteria which must examine when decide structural elements size at early structure design step of ship. Therefore, and, reasonable elastic buckling strength about perforated plate need design ultimate strength. Calculated ultimate strength change several aspect ratioes and cutout's dimension, and thickness in this investigation. Used program applied ANSYS F.E.M code based on finite element method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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