This paper is focused on stiffness ratio effect and a new method to specify the best pattern of piezoelectric patches placement around a hole in a plate under tension to reduce the stress concentration factor. To investigate the stiffness ratio effect, some different values greater and less than unity are considered. Then a python code is developed by using particle swarm optimization algorithm to specify the best locations of piezoelectric actuators around the hole for each stiffness ratio. The results show that, there is a line called "reference line" for each plate with a hole under tension, which can guide the location of actuator patches in plate to have the maximum stress concentration reduction. The reference line also specifies that actuators should be located horizontally or vertically. This reference line is located at an angle of about 65 degrees from the stress line in plate. Finally two experimental tests for two different locations of the patches with various voltages are carried out for validation of the results.
In this study, nonlinear vibration analysis of the cylindrical orthotropic porous thin plate under V-shaped tension distribution with wire impact damping is considered. We make dynamic model of the plate under the tension using commercial FEM code and reduce the number of its degrees of freedom using dynamic condensation. The dynamic model of wire is obtained as lumped mass model from string equation. And then we analyze the nonlinear vibration of the plate including the impact phenomenon between the plate and the wire using the reduced mass and stiffness matrices of the plate and lumped model of the wire. The contact phenomenon between them can be described by impact contact elements composed of contact stiffness coefficients from Hertzian contact theory and contact damping coefficients from restitution coefficient between them. And we discussed the results of nonlinear vibration analysis for variations of their design parameters.
In this study, when tension and bending stress act on plate simultaneously, stress intensity factor is analyzed at crack tip with using BEM(Boundary Element Method). In this analysis, stress intensity factors(S.I.F) are defined for variable ligament, aspect and stress ratio($\sigma$T/$\sigma$B). Consequently, predicted that crack grow to depth direction at low aspect and ligament ratio in tension stress and to surface direction in bending stress. Tension and bending stress act on plate same time, effect of tension stress in the first stage and effect of bending stress in the after stage was to observed. The outbreak of secondary crack in backside is under the control of stress amplitude and predict that the point of outbreak is mear backside.
In this paper, three kinds of the existing idealized structural units, namely the idealized beam-column units the idealized unstiffened plate unit and the idealized stiffened plate unit are expanded to deal with the excessive tension-deformation effects. A simplified mechanical model far the stress-strain relationship of steel members under tensile load is suggested. The 1/3-scale hull model for a leander class frigate under sagging moment tested by Dow is analyzed, and it is shown that the excessive tension-deformation is a significant factor affecting the progressive collapse behavior, particularly in the post-collapse range.
This paper presents a study on the behavior and design of bolted stainless steel plates under in-plane tension. Using an experimentally validated finite element (FE) program strength of stainless steel bolted plates under tension is examined with an emphasis on plate bearing mode of failure. A numerical parametric study was carried out which includes examining the behavior of stainless steel plate models with various proportions, bolt locations and in two different material grades. The models were designed to fail particularly in bolt tear-out and material piling-up modes. In the numerical simulation of the models, non-linear stress-strain material behavior of stainless steel was considered by using expressions which represent the full range of strains up to the ultimate tensile strain. Using the results of the parametric study, the effect of variations in bolt positions, such as end and edge distance and bolt pitch distance on bearing resistance of stainless steel bolted plates under in-plane tension has been investigated. Finally, the results obtained are critically examined using design estimations of the currently available international design guidance.
Memarzadeh, Parham;Mousavian, Sayedmohammad;Ghehi, Mohammad Hosseini;Zirakian, Tadeh
Steel and Composite Structures
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제35권2호
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pp.215-235
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2020
Cracks and defects may occur anywhere in a plate under tension. Cracks can affect the buckling stability performance and even the failure mode of the plate. A search of the literature reveals that the reported research has mostly focused on the study of plates with central and small cracks. Considering the effectiveness of cracks on the buckling behavior of plates, this study intends to investigate the effects of some key parameters, i.e., crack size and location as well as the plate aspect ratio and support conditions, on the buckling behavior, stress intensity factor (SIF), and the failure mode (buckling or fracture) in cracked plates under tension. To this end, a sophisticated mathematical code was developed using MATLAB in the frame-work of extended finite element method (XFEM) in order to analyze the buckling stability and collapse of numerous plate models. The results and findings of this research endeavor show that, in addition to the plate aspect ratio and support conditions, careful consideration of the crack location and size can be quite effective in buckling behavior assessment and failure mode prediction as well as SIF evaluation of the cracked plates subjected to tensile loading.
Analytical (Rayleigh-Ritz method) and numerical studies are carried out and buckling interaction curves are developed for simply supported plates of varying aspect ratios ranging from 1 to 5, under the combined action of in-plane shear and tension. A multi-step buckling procedure is employed in the Finite Element (FE) model instead of a regular single step analysis in view of obtaining the buckling load under the combined forces. Both the analytical (classical) and FE studies confirm the delayed shear buckling characteristics of thin plate under the combined action of shear and tension. The interaction curves are found to be linear and are found to vary with plate aspect ratio. The interaction curve developed using Rayleigh-Ritz method is found to deviate in an increasing trend from that of validated FE model as plate aspect ratio is increased beyond value of 1. It is found that the observed deviation is due to the insufficient number of terms that is been considered in the assumed deflection function of Rayleigh-Ritz method and a convergence study is suggested as a solution.
본 연구에서는 2축 방향의 압축/인장 하중을 받는 단순지지된 평판에 대하여 소성 압축성을 고려한 소성좌굴해석을 수행하였다. 2축하중을 받는 직사각형 평판의 소성 좌굴은 두개의 기계역학적 개념에 의해 지배를 받는데, 인장 강화와 소성 열화가 그것으로 인장과 압축이 적절히 결합함으로써 좌굴강도를 결정할 수 있게 된다. 소성 압축성을 고려하기 위해, Drucker-Prayer의 소성 포텐셜이론을 택하였다. 소성 변형률이 작을 때와 재질의 등방성 경화만을 가정하면 직사각형 평판에 관한 일반적인 고유방정식을 유도할 수 있게 된다.
Recently, post tension flat plate slab system is widely used for a new slab structural system. Slab-column connections may fail in brittle manner by punching shear. Flat plate slabs have been widely used for gravity load resisting system in buildings. Lateral resistance usually provided by shear walls or moment resisting frames. Since plat plates move together with lateral loading system during earthquake or wind, it is important to evaluate the gravity resistance under a drift experienced by lateral force resisting system during either design earthquake or wind. Thus, this study investigated post tension flat plate slab systems whether they have sufficient strength and deformability to resist gravity loads during specified drift levels. Experimental research was carried out.
Two different strength types of plain concrete plate specimens (200$\times$200$\times$60mm) were tested under different biaxial load combinations. The specimens were subjected to biaxial combinations covering the three regions of compression-compression, compression-tension, and tension-tension. The loading platens with Teflon pads were used to reduce a confining effect in boundary surface between the concrete specimen and the solid platen. The principal deformations in the specimens were recorded, and the failure modes along with each stress ratio were examined. Based on the strength data, the failure envelops were developed for each type of plain concrete. The biaxial stress-strain responses of concrete plate specimens for three biaxial loading regions were also plotted. The test data indicated that the strength of concrete under biaxial compression ($f_2 / f_1$$_1$=-1/-1) is about 17 percent larger than under uniaxial compression.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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