Yaylaci, Murat;Yayli, Mujgen;Yaylaci, Ecren Uzun;Olmez, Hasan;Birinci, Ahmet
Structural Engineering and Mechanics
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v.78
no.5
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pp.585-597
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2021
This paper presents a comparative study of analytical method, finite element method (FEM) and Multilayer Perceptron (MLP) for analysis of a contact problem. The problem consists of a functionally graded (FG) layer resting on a half plane and pressed with distributed load from the top. Firstly, analytical solution of the problem is obtained by using theory of elasticity and integral transform techniques. The problem is reduced a system of integral equation in which the contact pressure are unknown functions. The numerical solution of the integral equation was carried out with Gauss-Jacobi integration formulation. Secondly, finite element model of the problem is constituted using ANSYS software and the two-dimensional analysis of the problem is carried out. The results show that contact areas and the contact stresses obtained from FEM provide boundary conditions of the problem as well as analytical results. Thirdly, the contact problem has been extended based on the MLP. The MLP with three-layer was used to calculate the contact distances. Material properties and loading states were created by giving examples of different values were used at the training and test stages of MLP. Program code was rewritten in C++. As a result, average deviation values such as 0.375 and 1.465 was obtained for FEM and MLP respectively. The contact areas and contact stresses obtained from FEM and MLP are very close to results obtained from analytical method. Finally, this study provides evidence that there is a good agreement between three methods and the stiffness parameters has an important effect on the contact stresses and contact areas.
Son, Myeong-Jo;Lee, Jeong-Youl;Park, Ho Gyun;Kim, Jong-Oh;Woo, Jengjae;Lee, JoungHyun
Korean Journal of Computational Design and Engineering
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v.21
no.2
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pp.186-195
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2016
The finite element modeling of a ship for hull structural analysis on the basis of new harmonized common structural rules (CSR-H) is to be extended to the cargo holds in fore and after body of a ship. Unlike the parallel middle-body where the external and internal features of hull are equal along to the longitudinal direction of a ship, in fore and after body, the external and internal features of hull vary linearly or even irregularly in forms of a surface or a curve along to the longitudinal direction of a ship. Thus, it needs lots of design man-hours for the modeling for structural analysis. In order to save man-hours in initial structural design phase of a ship, the specified 3D CAD system has been adopted in shipbuilding industry. Through the interface between CAD and CAE (rule scantling and direct strength assessment), design man-hour in initial design phase can be saved even under the environment of CSR-H.
The results of diagnostics and analysis of an industrial hall located on the premises of a thermal power plant severely damaged by fire are presented in the paper. The comprehensive failure-related diagnostics, non-destructive and destructive tests of steel and concrete materials, geodetic surveying of selected structural members, numerical modelling, static analysis and reliability assessment were focused on two basic goals: The determination of the current technical condition of the load bearing structure and the assessment of its post fire resistance as well as assessing the degree of damage and subsequent design of reconstruction measures and arrangements which would enable the safe and reliable use of the building. The current mechanical properties of the steel material obtained from the tests and measured geometric characteristics of the structural members with imperfections were employed in finite element models to study the post-fire behaviour of the structure. In order to compare the behaviour of the numerically modelled steel roof truss, subjected to the effects of fire, with the real post-fire response of the damaged structure theoretically obtained resistance, critical temperature and the time at which the structure no longer meets the required reliability criteria under its given loading are compared with real values. A very good agreement between the simulated results and real characteristics of the structure after the fire was observed.
In this paper a four-node hybrid stress element is proposed for analysing arbitrarily shaped plates on a two parameter elastic foundation. The element is developed by combining a hybrid plate stress element and a soil element. The formulation is based on Hellinger-Reissner variational principle in which both inter element compatible boundary displacement and equilibrated stress fields for the plate as well as the foundation are chosen separately. This formulation also allows a low order polynomial interpolation functions. Numerical examples are presented to show that the validity and efficiency of the present element for the plate analysis resting on an elastic foundation. In these examples the effect of soil depth, interaction between closed plates on soil parameters, comparison with Winkler hypothesis is investigated.
In this paper, it is aimed to determine the finite element model updating effects on the structural behavior of long span concrete highway bridges. Birecik Highway Bridge located on the 81stkm of Sanliurfa-Gaziantep state highway over Firat River in Turkey is selected as a case study. The bridge consist of fourteen spans, each of span has a nearly 26m. The total bridge length is 380m and width of bridge is 10m. Firstly, the analytical dynamic characteristics such as natural frequencies and mode shapes are attained from finite element analyses using SAP2000 program. After, experimental dynamic characteristics are specified from field investigations using Operational Modal Analysis method. Enhanced Frequency Domain Decomposition method in the frequency domain is used to extract the dynamic characteristics such as natural frequencies, mode shapes and damping ratios. Analytically and experimentally identified dynamic characteristics are compared with each other and finite element model of the bridge is updated to reduce the differences by changing of some uncertain parameters such as section properties, damages, boundary conditions and material properties. At the end of the study, structural performance of the highway bridge is determined under dead load, live load, and dynamic loads before and after model updating to specify the updating effect. Displacements, internal forces and stresses are used as comparison parameters. From the study, it is seen that the ambient vibration measurements are enough to identify the most significant modes of long span highway bridges. Maximum differences between the natural frequencies are reduced averagely from %46.7 to %2.39 by model updating. A good harmony is found between mode shapes after finite element model updating. It is demonstrated that finite element model updating has an important effect on the structural performance of the arch type long span highway bridge. Maximum displacements, shear forces, bending moments and compressive stresses are reduced %28.6, %21.0, %19.22, and %33.3-20.0, respectively.
Stress wave propagation through concrete is simulated by finite element analysis. The concrete medium is modeled as a homogeneous material with smeared properties to investigate and establish the suitable finite element analysis method (explicit versus implicit) and analysis parameters (element size, and solution time increment) also suitable for rigorous investigation. In the next step, finite element analysis model of the medium is developed using a digital image processing technique, which distinguishes the mortar and aggregate phases of concrete. The mortar and aggregate phase topologies are, then, directly mapped to the finite element mesh to form a heterogeneous concrete model. The heterogeneous concrete model is then used to simulate wave propagation. The veracity of the model is demonstrated by evaluating the intrinsic parameters of nondestructive ultrasonic pulse velocity testing of concrete. Quantitative relationships between aggregate size and testing frequency for nondestructive testing are presented.
The purpose of this research was to identify the structural characteristics of open housing typologically and systematically. The main method of this study was content analysis and literature review on open housing. This study found that the typological analysis on terminology and the details of the constituents concerning structural patterns in open housing indicated that the main approaches were classified into three criteria such as 'Organization Element', 'Construction Element', and 'Equipment Element'. Organization Element was classified into 'Main Dwelling Unit Area and its Form', 'Room Organization Method', 'Relationship with the Main Dwelling Unit's External Constituents', and 'Combination Method of Support and Infill'. Construction Element was classified into 'Method of Structure' and 'Structural Element Technology'. Equipment Element was classified into 'Method of Using Duct' and 'Wet Zone Method'. The attributes were determined based on these classifications. The results of this study can be used to construct an evaluation tool and further to develop a framework in understanding open housing. Technical research should be conducted on the variables that affect the flexibility of space.
A four-noded plate bending quadrilateral (PBQ4) and an eight-noded plate bending quadrilateral (PBQ8) element based on Mindlin plate theory have been adopted for modeling the thick plates on elastic foundations using Winkler model. Transverse shear deformations have been included, and the stiffness matrices of the plate elements and the Winkler foundation stiffness matrices are developed using Finite Element Method based on thick plate theory. A computer program is coded for this purpose. Various loading and boundary conditions are considered, and examples from the literature are solved for comparison. Shear locking problem in the PBQ4 element is observed for small value of subgrade reaction and plate thickness. It is noted that prevention of shear locking problem in the analysis of the thin plate is generally possible by using element PBQ8. It can be concluded that, the element PBQ8 is more effective and reliable than element PBQ4 for solving problems of thin and thick plates on elastic foundations.
Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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1996.06c
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pp.765-772
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1996
Objectives of this study were to develop an application method of a numerical retina using the finite element model and to investigate the performance of image features extraction in comparison to the textural analysis. Using a plant community of radish sprouts, excellent resolution of the finite element retina was revealed. The sensitivity analysis of the finite element retina from engineering point of view was discussed. The importance of sensitivity analysis of the finite element retina was pointed out in terms of extraction of effective image features of plant community . Technical details of maximizing the sensitivity of the finite element retina to populated plant canopy were also discussed.
In this paper the influence of stiffener location, rise/span ratio and fibre orientation on vibration behavior of corner supported hypar shells is studied by using a four-node hybrid stress finite element. The formulation of the element is based on Hellinger-Reissner variational principle. The element is developed by combining a hybrid plane stress element and a hybrid plate element. Benchmark problems are solved to validate the approach and free vibration response of stiffened orthotropic hypar shells is studied both with respect to fundamental frequency and mode shapes by varying the location of stiffeners, rise/span ratio and fiber orientation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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