In this study, by using finite element non-linear static analysis and comparing it with experimental models, the buckling and post-buckling behavior of bracing gusset plates has been investigated. The effects of such parameters as dimension and thickness of the gusset plate and the influence of position of the bracing member on the behavior of gusset plate have been examined. The results of the analyses clearly suggest that capacity, buckling and post-buckling behaviors of gusset plates depend on the position of the bracing splice plate with respect to the free bending line as well as on the size and thickness of the gusset plate. Also, with respect to numerical analysis results, some practical graphs for the calculation of buckling capacity of gusset plate connections are presented. For steel structures, the proposed method is apparently more accurate than available code procedures.
This research is devoted to study post-buckling analysis of functionally graded carbon nanotubes reinforced composite (FG-CNTRC) micro plate with cut out subjected to magnetic field and resting on elastic medium. The basic formulation of plate is based on first order shear deformation theory (FSDT) and the material properties of FG-CNTRCs are presumed to be changed through the thickness direction, and are assumed based on rule of mixture; moreover, nonlocal Eringen's theory is applied to consider the size-dependent effect. It is considered that the system is embedded in elastic medium and subjected to longitudinal magnetic field. Energy approach, domain decomposition and Rayleigh-Ritz methods in conjunction with Newton-Raphson iterative technique are employed to trace the post-buckling paths of FG-CNTRC micro cut out plate. The influence of some important parameters such as small scale effect, cut out dimension, different types of FG distributions of CNTs, volume fraction of CNTs, aspect ratio of plate, magnitude of magnetic field, elastic medium and biaxial load on the post-buckling behavior of system are calculated. With respect to results, it is concluded that the aspect ratio and length of square cut out have negative effect on post-buckling response of micro composite plate. Furthermore, existence of CNTs in system causes improvement in the post-buckling behavior of plate and different distributions of CNTs in plate have diverse response. Meanwhile, nonlocal parameter and biaxial compression load on the plate has negative effect on post-buckling response. In addition, imposing magnetic field increases the post-buckling load of the microstructure.
In the present research post-buckling of a cut out plate reinforced through carbon nanotubes (CNTs) resting on an elastic foundation is studied. Material characteristics of CNTs are hypothesized to be altered within thickness orientation which are calculated according to Mori-Tanaka model. For modeling the system mathematically, first order shear deformation theory (FSDT) is applied and using energy procedure, the governing equations can be derived. With respect to Rayleigh-Ritz procedure as well as Newton-Raphson iterative scheme, the motion equations are solved and therefore, post-buckling behavior of structure will be tracked. Diverse parameters as well as their reactions on post-buckling paths focusing cut out measurement, CNT's volume fraction and agglomeration, dimension of plate and an elastic foundation are investigated. It is revealed that presence of a square cut out can affect negatively post-buckling behavior of structure. Moreover, adding nanocompsits in the matrix leads to enhancement of post-buckling response of system.
In the present study, the nonlocal strain gradient theory is used to predict the size-dependent buckling and post-buckling behavior of geometrically imperfect nano-scale piezo-flexomagnetic plate strips in two modes of direct and converse flexomagnetic effects. The first-order shear deformation plate theory is used to analyze analytically nano-strips with simply supported boundary conditions. The nonlinear governing equations of equilibrium and associated boundary conditions are derived using the principle of minimum total potential energy with consideration of the von Kármán-type of geometric nonlinearity. A closed-form solution of governing differential equation is obtained, which is easily usable for engineers and designers. To validate the presented formulations, whenever possible, a comparison with the results found in the open literature is reported for buckling loads. A parametric study is presented to examine the effect of scaling parameters, plate slenderness ratio, temperature, the mid-plane initial rise, flexomagnetic coefficient, different temperature distributions, and magnetic potential, in case of the converse flexomagnetic effect, on buckling and post-buckling loads in detail.
Khaled, Alhaifi;Ahmad Reza, Khorshidvand;Murtadha M., Al-Masoudy;Ehsan, Arshid;Seyed Hossein, Madani
Structural Engineering and Mechanics
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제85권3호
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pp.419-432
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2023
This paper studies the effects of porosity distributions on buckling and post-buckling behaviors of a functionally graded saturated porous (FGSP) circular plate. The plate is under the uniformly distributed radial loading and simply supported and clamped boundary conditions. Pores are saturated with compressible fluid (e.g., gases) that cannot escape from the porous solid. Elastic modulus is assumed to vary continuously through the thickness according to three different functions corresponding to three different cases of porosity distributions, including monotonous, symmetric, and asymmetric cases. Governing equations are derived utilizing the classical plate theory and Sanders nonlinear strain-displacement relations, and they are solved numerically via shooting method. Results are verified with the known results in the literature. The obtained results for the monotonous and symmetric cases with the asymmetric case presented in the literature are shown in comparative figures. Effects of the poroelastic material parameters, boundary conditions, and thickness change on the post-buckling behavior of the plate are discussed in details. The results reveal that buckling and post-buckling behaviors of the plate in the monotonous and symmetric cases differ from the asymmetric case, especially in small deflections, that asymmetric distribution of elastic moduli can be the cause.
This article focuses on the static and dynamic analysis and optimization of an anisogrid lattice plate subjected to axial compressive load with simply supported boundary conditions. The lattice plate includes diagonal and transverse ribs and is modeled as an orthotropic plate with effective stiffness properties. The study employs the first-order shear deformation theory and the Ritz method with a Legendre approximation function. In the realm of optimization, the Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-II is utilized as an evolutionary multi-objective algorithm to optimize. The research findings are validated through finite element analysis. Notably, this study addresses the less-explored areas of optimizing the geometric parameters of the plate by maximizing the buckling load and natural frequency while minimizing mass. Furthermore, this study attempts to fill the gap related to the analysis of the post-buckling behavior of lattice plates, which has been conspicuously overlooked in previous research. This has been accomplished by conducting nonlinear analyses and scrutinizing post-buckling diagrams of this type of lattice structure. The efficacy of the continuous methods for analyzing the natural frequency, buckling, and post-buckling of these lattice plates demonstrates that while a degree of accuracy is compromised, it provides a significant amount of computational efficiency.
The present article deals with post-buckling of geometrically imperfect concrete plates reinforced by graphene oxide powder (GOP) based on general higher order plate model. GOP distributions are considered as uniform and linear models. Utilizing a shear deformable plate model having five field components, it is feasible to verify transverse shear impacts with no inclusion of correction factor. The nonlinear governing equations have been solved via an analytical trend for deriving post-buckling load-deflection relations of the GOP-reinforced plate. Derived findings demonstrate the significance of GOP distributions, geometric imperfectness, foundation factors, material compositions and geometrical factors on post-buckling properties of reinforced concrete plates.
The use of high tensile steel plates is increasing in the fabrication of ship and offshore structures. The main portion of ship structure is usually composed of stiffened plates. In these structures, plate buckling is one of the most important design criteria and buckling load may usually be obtained as an eigenvalue solution of the governing equations for the plate. To use the high tensile steel plate effectively, its thickness may become thin so that the occurrence of buckling is inevitable and design allowing plate buckling may be necessary. When the panel elastic buckling is allowed, it is necessary to get precise understandings about the post-buckling behaviour of thin plates. It is well known that a thin flat plate undergoes secondary buckling after initial buckling took place and the deflection of the initial buckling mode was developed. From this point of view, this paper discusses the post-buckling behaviour of thin plates under thrust including the secondary buckling phenomenon. Series of elastic large deflection analyses were performed on rectangular plates with aspect ratio 3.6 using the analytical method and the FEM.
Elastic-plastic shear buckling behaviors of the web-post in a Castellated Steel Beam (CSB) with hexagonal web openings under vertical shear force were investigated further using Finite Element Model (FEM) based on a sub-model, which took the upper part of the web-post under horizontal shear force to represent the whole web-post under vertical shear force. A simplified design method for the web-post elastic-plastic shear buckling strength was proposed based on simulation results of the sub-model. Proper boundary conditions were applied to the sub-model to assure that its behaviors were identical to those of the whole web-post. The equation to calculate the thin plate elastic shear buckling strength was adopted as the basic form to build the design equation for elastic-plastic buckling strength of the sub-model. Parameters that might affect the elastic-plastic shear buckling strength of the whole web-post were studied. After obtaining the vertical shear buckling strength of a sub-model through FEM, the shear buckling coefficient k can be obtained through the back analysis. A practical calculation method for k was proposed through curving fitting the parameter study results. The elastic-plastic shear buckling strength of the web-post calculated using the proposed shear buckling coefficient k agreed well with that obtained from the FEM and test results. And it was more precise than those obtained from EC3 based on the strut model.
Recently, the buckling is easy to happen a thin plate and High Tensile Steel is used at the steel structure and marine structure so that it is wide. Especially, the post-buckling is becoming important design criteria in the ship structure to use especially the High Tensile Steel. Consequently, it is important that we grasp the conduct post-buckling behaviour accurately at the stability of the ship structure or marine structure. In this study, examined closely about conduct and snap-through behaviour after initial buckling of thin plate structure which apply compressive load according to various kinds initial deflection shape under all edges simply supported condition that make by buckling formula in each payment in advance rule to place which is representative construction of hull. Analysis method is F.E.M in used ANSYS program and complicated nonlinear behaviour to analyze such as secondary buckling with snap-through behaviour. Nonlinear buckling control is applied between newton-raphson method and arc-length method in this study
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[게시일 2004년 10월 1일]
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