Fortas, Lahcene;Messai, Abderraouf;Merzouki, Tarek;Houari, Mohammed Sid Ahmed
Steel and Composite Structures
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v.43
no.1
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pp.31-54
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2022
This paper is concerned with the buckling behavior of functionally graded graphene reinforced porous nanocomposite beams based on the finite element method (FEM) using two variables trigonometric shear deformation theory. Both Young's modulus and material density of the FGP beam element are simultaneously considered as grading through the thickness of the beam. The finite element approach is developed using a nonlocal strain gradient theory. The governing equations derived here are solved introducing a 3-nodes beam element, and then the critical buckling load is calculated with different porosity distributions and GPL dispersion patterns. After a convergence and validation study to verify the accuracy of the present model, a comprehensive parametric study is carried out, with a particular focus on the effects of weight fraction, distribution pattern of GPL reinforcements on the Buckling behavior of the nanocomposite beam. The effects of various structural parameters such as the dispersion patterns for the graphene and porosity, thickness ratio, boundary conditions, and nonlocal and strain gradient parameters are brought out. The results indicate that porosity distribution and GPL pattern have significant effects on the response of the nanocomposite beams, and the results allows to identify the most effective way to achieve improved buckling behavior of the porous nanocomposite beam.
Arani, Ali Ghorbanpour;Navi, Borhan Rousta;Mohammadimehr, Mehdi
Steel and Composite Structures
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v.41
no.6
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pp.805-820
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2021
In this research, the buckling and free vibration of three-phase carbon nanotubes/ fiber/ polymer piezoelectric nanocomposite face sheet sandwich microbeam with microsensor and micro-actuator surrounded in elastic foundation based on modified couple stress theory (MCST) is investigated. Three types of porous materials are considered for sandwich core. Higher order (Reddy) and sinusoidal shear deformation beam theories are employed for the displacement fields. Sinusoidal surface stress effects are extracted for sinusoidal shear deformation beam theory. The equations of motion are derived by Hamilton's principle and then the natural frequency and critical buckling load are obtained by Navier's type solution. The determined results are in good agreement with other literatures. The detailed numerical investigation for various parameters is performed for this microsensor-microactuator. The results reveal that the microsensor-microactuator enhanced by increasing of Skempton coefficient, carbon nanotubes diameter length to thickness ratio, small scale factor, elastic foundation, surface stress constants and reduction in porous coefficient, micro-actuator voltage and CNT weight fraction. The valuable results can be expedient for micro-electro-mechanical (MEMS) and nano-electro-mechanical (NEMS) systems.
Zarei, Mohammad J.;Hatami, Shahabeddin;Gholami, Mohammad
Steel and Composite Structures
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v.44
no.4
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pp.519-529
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2022
Sandwich structures with the superior mechanical properties such as high stiffness and strength-to-weight ratio, good thermal insulation, and high energy absorption capacity are used today in aerospace, automotive, marine, and civil engineering industries. These structures are composed of moderately stiff, thin face sheets that withstand the majority of transverse and in-plane loads, separated by a thick, lightweight core that resists shear forces. In this research, the finite element technique is used to simulate a sandwich panel with a truss core under axial compressive stress using ABAQUS software. A review of past experimental studies shows that the bondline between the core and face sheets plays a vital role in the critical failure load. Therefore, this modeling analyzes the damage initiation modes and debonding between face sheet and core by cohesive surface contact with traction-separation model. According to the results obtained from the modeling, it can be observed that the adhesive stiffness has a significant influence on the critical failure load of the specimens. To achieve the full strength of the structure as a continuum, a lower limit is obtained for the adhesive stiffness. By providing this limit stiffness between the core and the panel face sheets, sudden failure of the structure can be prevented.
Panda, A.K.;Raju, M.V.L.N.;Rao, S.V. Rama;Lavanya, G.;Reddy, E. Pradeep Kumar;Sunder, G. Shyam
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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v.23
no.12
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pp.1626-1631
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2010
An experiment was conducted to evaluate the effect of dietary replacement of normal maize (NM) with quality protein maize (QPM) on performance, immune response and carcass characteristics of broiler (Krishibro) chickens. Six experimental diets were prepared separately for starter and finisher phases. Diet 1 was a control diet formulated with NM and soybean meal. In diets 2-5, the NM was replaced with QPM at 25, 50, 75 and 100%, respectively. Diet 6 was the same as the control diet, but supplemented with synthetic lysine similar to the industry standard. Each test diet was fed to 8 replicates, each of 5 chicks, reared in stainless steel battery brooders. The AME content of QPM (3382 kcal/kg) was similar to that of NM (3,352 kcal/kg), but protein (9.91 vs. 8.94%), lysine (0.40 vs. 0.26%) and tryptophan (0.09 vs. 0.07%) contents of QPM were higher than NM. Dietary replacement of NM with 50% QPM significantly (p<0.05) improved body weight gain, feed conversion ratio, humoral immune response, relative bursa weight, and breast muscle yield and lowered abdominal fat content. No further improvement in these parameters was recorded by increasing the level of replacement of NM with QPM to either 75% or 100%. Further, the improvement noticed in the 50% QPM group was similar to the group fed the NM diet with lysine supplementation, and thus dietary replacement of NM with QPM at 50% did not need extra synthetic lysine supplementation. It is concluded that dietary replacement of NM with QPM at the 50% level resulted in optimum performance, higher breast muscle yield and higher immune response in broiler chickens.
The importance of chloride ions in the corrosion of steel in concrete has led to the concept for chloride threshold level (CTL). The CTL can be defined as the content of chlorides at the steel depth that is necessary to sustain local passive film breakdown and hence initiate the corrosion process. Despite the importance of the CTL, due to the uncertainty determining the actual limits in various environments for chloride-induced corrosion, conservative values such as 0.4% by weight of cement or 1.2 kg in 1 $m^3$ concrete have been used in predicting the corrosion-free service life of reinforced concrete structures. The paper studies the CTL for blended cement concrete by comparing the resistance of cementitious binder to the onset of chloride-induced corrosion of steel. Mortar specimens were cast with centrally located steel rebar of 10 mm in diameter using cementitious mortars with ordinary Portland cement (OPC) and mixed mortars replaced with 30% pulverized fuel ash (PFA), 60% ground granulated blast furnace slag (GGBS) and 10% silica fume (SF), respectively, at 0.4 of a free W/B ratio. Chlorides were admixed in mixing water ranging 0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5 and 3.0% by weight of binder(Based on $C1^-$). Specimens were curd 28 days at the room temperature, wrapped in polyethylene film to avoid leaching out of chloride and hydroxyl ions. Then the corrosion rate was measured using the polarization resistance method and the order of CTL for binder was determined. Thus, CTL of OPC, 60%GGBS, 30%PFA and 10%SF were determined by 1.6%, 0.45%, 0.8% and 2.15%, respectively.
The present investigation evaluates the flexural behavior of pre-tensioned lightweight concrete beams under two-point symmetrical concentrated loads according to the variation of the partial prestressing ratio and the effective prestress of prestressing strands. The designed compressive strength of the lightweight concrete with a dry density of 1,770 $kg/m^3$ was 35 MPa. The deformed bar with a yield strength of 383 MPa and three-wire mono-strands with tensile strength of 2,040 MPa were used for longitudinal tensile reinforcement and prestressing steel reinforcement, respectively. According to the test results, the flexural capacity of pre-tensioned lightweight concrete beams increased with the increase of the partial prestressing ratio and was marginally influenced by the effective prestress of strands. With the same reinforcing index, the normalized flexural capacity of pre-tensioned lightweight concrete beams was similar to that of pre-tensioned normal-weight concrete beams tested by Harajli and Naaman and Bennett. On the other hand, the displacement ductility ratio of pre-tensioned lightweight concrete beams increased with the decrease of the partial prestressing ratio and with the increase of the effective prestress of strands. The load-displacement relationship of pre-tensioned lightweight concrete beam specimens can be suitably predicted by the developed non-linear two-dimensional analysis procedure. In addition, the flexural cracking moment and flexural capacity of pre-tensioned lightweight concrete beams can be conservatively evaluated using the elasticity theorem and the approach specified in ACI 318-08, respectively.
Reinforced-concrete (RC) columns are frequently designed and constructed. other types of columns includes composite types such as concrete-filled tube columns (CFT). Hollow RC columns may be effective in reducing both the self weight of columns and total amount of materials used. This is due to the fact that a hollow RC column possesses larger moment of inertia than that of solid RC columns of same cross sectional area. Despite the effectiveness the hollow RC column has not been popular because of its poor ductility performance. While the transverse reinforcements are effective in controlling the brittle failure of the outside concrete, they are not capable of resisting the failure of concrete of inner face which is in unconfined state of stress. To overcome these drawbacks, the internally confined hollow reinforced concrete (ICH RC), a new column type, was proposed in the previous researches. In this study, the fire resistance performance of the ICH RC columns was analyzed through a series of extensive heat transfer analyses using the nonlinear-material model program. Also, effect of factors such as the hollowness ratio, thickness of the concrete, and thickness of the internal tube on the fire resistance performance were extensively studied. Then the factors that enhance the fire-resistant performance of ICH RC were presented and analyzed.
Song, Ha-Won;Jung, Min-Sun;Ann, Ki Yong;Lee, Chang-Hong
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.29
no.1A
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pp.75-84
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2009
The present study assesses the chloride threshold level for corrosion of steel in concrete by examining the properties of four different binders used for blended concrete in terms of chloride binding, buffering of cement matrix to a pH fall and the corrosion behaviour. As binders, ordinary Portland cement (OPC), 30% pulverised fuel ash (PFA), 60% ground granulated blast furnace slag (GGBS) and 10% silica fume (SF) were used in a concrete mix. Testing for chloride binding was carried out using the water extraction method, the buffering of cement matrix was assessed by measuring the resistance to an artificial acidification of nitric acid, and the corrosion rate of steel in mortar with chlorides in cast was measured at 28 days using an anodic polarisation technique. Results show that the chloride binding capacity was much affected by $C_{3}A$ content and physical adsorption, and its order was 60% GGBS>30% PFA>OPC>10% SF. The buffering of cement matrix to a pH fall was varied with binder type and given values of the pH. From the result of corrosion test, it was found that the chloride threshold ranged 1.03, 0.65, 0.45 and 0.98% by weight of cement for OPC, 30% PFA, 60% GGBS and 10% SF respectively, assuming that corrosion starts at the corrosion rate of $0.1-0.2{\mu}A/cm^{2}$. The mole ratio of [$Cl^{-}$]:[$H^{+}$], as a new presentation of the chloride threshold, indicated the value of 0.008-0.009, irrespective of binder, which would be indicative of the inhibitive characteristic of binder.
The pupose of the present paper is to estimate the effects of constraint condition of pile head, ground condition(dry unit weight. $\gamma_4$) and embedded pile lengths on the behavior of single pile which is embedded in normally consolidated clay. BBperiment functions can be quantified to these effects obtained from the results of model teats. The ground of model tests is normally consolidated( NC ) clay under three kinds of effective vertical stress. The results of the model tests using the steel pile of two different embedded pile length and of free-head and fired-head show that the lateral load-deflection relationship is to be elasto plastic behavior below $\gamma_d/\gamma_{dmax}$: 0.84 and that the reduction of lateral load of beyond maximum lateral load($Q_{max}$) at each model test is significantly time-dependent. In this study, it is shown that the displacement relationship can be fitted to exponential function of time by model best results. The effect of ground conditions on the ultimate and yield lateral load is fitted to exponential function including the ratio of dry unit weight to maximum dry unit weight. When tests by results are compared with those from Broms and Budhu et at., the predicted results are over-estimated about 27-87 ayo. In effectivity of constraint condition of pile head on the lateral load-deflection response, the $Q_{fixed}/Q_{gree}-y/D$ relationship is highly non-linear and fitted to parabolic function.
In this paper, the frost heaving and thawing characteristics of flexible pavement structure were evaluated in the large scale freezer which have a specification of temperature range $-20^{\circ}C{\sim}10^{\circ}C$ and $3.2m(L){\times}3.2m(B){\times}2.4m(H)$ in size. The insulated steel box with the size of $0.9m(L){\times}0.9m(B){\times}0.9m(H)$ was used to simulate actual pavement road structure. The variation of temperature, frost heave amount and frost heave pressure were measured through the instrument of TDS-602 data logger. LFWD (light falling weight deflectometer) was used to determine the change of deflection due to the frost heaving and thawing. Furthermore, the influence of aggregate layer to the freezing of the subgrade soil was studied to verify the function and effectiveness of the anti-freezing layer.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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