Search results: Found 7

 Listing 1 - 7 of 7 Sort by Relevance Year-Descending Year-Ascending

Article
Static Analysis of Thin - Walled Curved Beam Element Including Watping Effects

Authors: Ann Nafi Aussi --- Abdul Muttalib A. Almusawi --- Adnan Falih Ali
Journal: Journal of Engineering مجلة الهندسة ISSN: 17264073 25203339 Year: 2006 Volume: 12 Issue: 2 Pages: 317-336

Abstract

A new mathematical model for three-dimensional thin-wall curved beam element of closed section with seven degree of freedom per node is derived using the finite element procedure. The seventh degree of freedom is to account for warping restraint effects in thin-walled closed section. These effects may become significant and should be fully considered in such sections for which warping deformations are relatively large. This model considers the coupled action due to the curved geometry of the element using its exact static behavior in the derivation of the displacement field. Also, the model considers the non- uniform torsional behavior of closed thin–walled sections in cases where additional axial direct stresses and complementary shear stresses are formed. The developed warping function of this model considers the interaction between the normal warping stresses and the accompanying warping shear stresses as well as coupled action between the torsion and bending.In addition to the ordinary axial and flexural deformations, the strain energy , which is used to obtain the stiffness matrix of the developed curved beam element fully, considers the additional axial , primary and secondary shear deformations due to warping restraint . The validity of this element is investigated by comparing the developed program analysis results with some available analytical solutions.

تم اشتقاق نموذج رياضي جديد لعنصر ذو مقطع نحيف الجدران من النوع المغلق ثلاثي الابعاد ذو عقدتين وسبعة درجات حرية لكل عقدة باستخدام طريقة العناصر المحددة . تم استحداث درجة الحرية السابعة لادخال تاثير التشوه الالتوائي للمقاطع المغلقة نحيفة الجدران. هذا التاثير يكون واضحا ويجب ان يؤخذ بنظر الاعتبار في مثل هذه المقاطع التي تشوه الالتواء فيها كبير. استنادا الى التصرف الاستاتيكي للعنصر عند اشتقاق مجال الازاحة ، ياخذ النموذج المقترح بنظر الاعتبار التاثير المزدوج الناتج عن شكل العنصر المنحني . اضافة الى ذلك ياخذ هذا النموذج بنظر الاعتبار التصرف الالتةائي غير المنتظم للمقاطع المغلقة عند تقييد ذلك التاثير مسببا اجهادات محورية وقصية اضافية . ذلك التشوه الالتوائي المشتقة لذلك العنصر تاخذ بنظر الاعتبار الترابط بين الاجهادات المحورية الناتجة عن ذلك التشوه واجهادات القص المصاحبة لها اضافة الى التاثير المزدزج بين عزم اللي وعزم الانحناء. ان طافة الانفعال المستخدمة في اشتقاق مصفوفة الجساءة للعنصر تتضمن ، اضافة الى تاثير التشوه المحوري والانحناءالاعتيادي ، تاثير التشوه والقص الأولي والثانوي الناتج عن التشوه ، ثم تطوير برنامج حاسوبي ، ولغرض التحقق من ملائمة دقة التصرف الساكن لهذا العنصر تم تقديم عدد من المسائل ومقارنة نتائج البرنامج المعد مع الحلول التحليلية المتوفرة.

Keywords

Article
EXPERIMENTAL INVESTIGATION FOR IMPROVING

Author: Dr. Haitham H. Muteb Mr. Amir T. Kemal Mrs. Muna H. Jaber
Journal: Iraqi journal of mechanical and material engineering المجلة العراقية للهندسة الميكانيكية وهندسة المواد ISSN: 20761819 Year: 2009 Volume: D Issue: first conf./ eng. coll. Pages: 623-634
Publisher: Babylon University جامعة بابل

Abstract

The use of carbon fiber reinforced plastic (CFRP) strips to enhance the behavior oflocal stability for thin-walled tubular steel columns has been investigatedexperimentally. Tubular steel columns specimens are made from welding thin plates attheir edges. The type of strengthen carbon fiber is a unidirectional woven fiber mat ofmid strength which is a product of Sika coded as SikaWrap -230C. The CFRP is fixed using a resin Sikadure-330. The study is focusing on the local stability of such members. Many pattern of wrapping are suggested herein. Recommendations havebeen drawn for the best pattern chosen to obtain the most efficient and economicstrengthen pattern.

Keywords

Thin-walled --- CFRP --- Tubular Steel --- Axial Load

Article
Coupled Vertical – Torsional And Lateral Free Vibration Of Thin-Walled Curved Beam

Author: Shatha Dhia Al Khazraji
Journal: Journal of Engineering مجلة الهندسة ISSN: 17264073 25203339 Year: 2010 Volume: 16 Issue: 2 Pages: 5263-5282

Abstract

This study is concerned with the derivation of differential equation of motion for the free coupled vertical – torsional and lateral vibration of opened thin-walled curved beams. The curved beam to be considered in this study is of isotropic opened thin – walled (I) section with equal top and bottom flanges. The derivation depends on Hamilton's principle which required finding the potential and kinetic energy of the curved beam section due to internal stresses and all types of movements (Vertical,Torsional and Lateral) .The effect of restrained warping displacement is also considered in this study. Three differential equations are derived for vertical, torsional and lateral movement .and approximate solutions are developed by using the method of multiple scale via a perturbation technique. The resulting natural frequencies and modes for vertical , torsional and lateral movements are compared with those calculated by using finite element approach (STAAD Pro. 2007) and with the results other studies.

تعنى هذه الدراسة باشتقاق المعادلة التفاضلية للاهتزازات الحرة بالاتجاه العمودي والالتوائي والافقي (Vertical,Torsional and Lateral) للجسور المقوسة, وتختص هذه الدراسة بالجسور المقوسة التي تتكون من صفائح رقيقة تشكل مع بعضها بواسطة اللحام لتكون مقاطع مفتوحة بشكل الحرف (I).اعتمد مبدا هاملتون (Hamilton's principle) في اشتقاق المعادلات التفاضلية بصورة رئيسة وقد تطلب هذا احتساب الطاقة الكامنة والحركية المتولدة في مقطع الجسر المقوس نتيجة الاجهادات المتولدة فيه ونتيجة لجميع أنواع الحركة الناتجة عن الاهتزاز الحر , وقد أخذ بالاعتبار تأثيرتقييد الحركة الالتوائية للمقطع (Warping Displacement) في هذه الدراسة .توصل البحث الى اشتقاق ثلاث معادلات لاخطية للاهتزازات الحرة بالاتجاه ألعمودي و الالتوائي والأفقي وتم حل كل منها باستعمال طريفة(Perturbation Technique ) و قورنت النتائج التي تم التوصل إليها (الترددات الطبيعية والأطوار) بمثيلاتها في دراسات أخرى .

Keywords

Article
Best Level of Parameters for a Critical Buckling Load for Circular Thin- Walled Structure Subjected to Bending
المستوى الافضل لحمولة الالتواء الحرج لهيكل رقيق الجدران دائري معرض للانحناء

Author: Hussein M. H. Al-Khafaji حسين محمد حسين الخفاجي
Journal: Al-Khwarizmi Engineering Journal مجلة الخوارزمي الهندسية ISSN: 18181171 23120789 Year: 2017 Volume: 13 Issue: 4 Pages: 12-21

Abstract

Circular thin walled structures have wide range of applications. This type of structure is generally exposed to different types of loads, but one of the most important types is a buckling. In this work, the phenomena of buckling was studied by using finite element analysis. The circular thin walled structure in this study is constructed from; cylindrical thin shell strengthen by longitudinal stringers, subjected to pure bending in one plane. In addition, Taguchi method was used to identify the optimum combination set of parameters for enhancement of the critical buckling load value, as well as to investigate the most effective parameter. The parameters that have been analyzed were; cylinder shell thickness, shape of stiffeners section and the number of stiffeners. Furthermore, to verify the contribution of parameters on buckling response, the analysis of variance technique (ANOVA) method was implemented, which gave the contribution weight as percentages. The analysis of results by these two methods showed that the more effective parameter on the critical buckling load was the thickness of cylinder’s shell and the lowest effective was the number of stiffeners The values of parameters that gave the best critical buckling load combination were: 1) the ratio of cylinder’s diameter to thickness of its shell was 133, 2) the ratio of the depth to thickness of stiffeners was1.6, and 3) the number of stiffeners was 12.

الهياكل الرقيقة الجدران الاسطوانية لها تطبيقات واسعة. هذا النوع يتعرض عادة لأنواع مختلفة من الاحمال، ولكن واحدة من اهم نوع هو حمل الانبعاج. في هذا العمل، تم دراسة ظاهرة الانبعاج باستخدام التحليل بالعناصر المحددة، الهيكل الرقيق الجدران الاسطواني في هذه الدراسة مركب من: أسطوانة ذات جدرن رقيقة مقواه بأضلاع تقوية طولية معرض فقط الى انحناء في مستوي واحد. المتغيرات التي تم تحليلها هي سمك قشرة الأسطوانة، شكل مقطع اضلاع التقوية وعدد اضلاع التقوية. طريقة تاكوجي استخدمت لتحديد أفضل تركيب من المتغيرات لتحسين قيمة الحمل الحرج للانبعاج وكذلك للتحقق أي من المتغيرات أكثر فاعلية. لأثبات مساهمة المتغيرات على استجابة الانبعاج تم تطبيق طريقة التحليل المتباين والتي تعطي وزن المساهمة كنسبة مئوية. أظهر تحليل النتائج باستخدام هاتين الطريقتين أن المتغير الأكثر فعالية على حمل الانبعاج الحرج كانت سمك قشرة الاسطوانة وأدنى فعالية هو عدد اضلاع التقوية. وكانت قيم المتغيرات التي تعطي تركيب لأفضل حمل انبعاج حرج هي: نسبة قطر الأسطوانة إلى سمك قشرتها هي (133)، نسبة العمق إلى سمك الطبقة هي (1.6) لأضلاع التقوية، وعدد التقوية هي (12).

Keywords

Article
Free Vibration Analysis Tapered Box Grider using Grillage Analogy and Finite Element Methods

Author: Meethaq Sh. Al-Fatlawi
Journal: Journal of Engineering مجلة الهندسة ISSN: 17264073 25203339 Year: 2005 Volume: 11 Issue: 2 Pages: 405-420

Abstract

A general method using the theory of thin-walled structures is given for determining the natural frequencies and mode shape for box –girder of varying depth having closed section, subjected to torsion and bending using a grillage method and finite element method (Plate /Shell, MSC, NASTRAN). Consistent mass matrices related to torsion and bi-moment effects have been derived using shape function corresponding to an assumed polynomial deflection configuration, also stiffness and consistent mass matrices for flexural behavior including the effect of shear deformation and rotary inertia in bending. The stiffness matrix for beam element under non-uniform torsion is presented by using the differential equation of equilibrium.A special computer program is written to perform the free vibration analysis starting from the element stiffness and consistent mass matrices. The results have been compared with those obtained from MSC/NASTRAN package. Numerical examples are presented to show the effect of cell number and effect of variation for (span/width) ratio.

تم استخدام طريقة عامة معتمدة على نظرية المنشأت اللوحية الرقيقة الجدران لايجاد التردد الطبيعي وشكل الطور الخاص بالمنشآت اللوحية الخلوية المتغيرة العمق والمعرضة لتأثيري الالتواء حول المحور الطولي والانحناء. تم استخدام طريقتين للتحليل الاولى: باستخدام طريقة المشبكات المبسطةوالطريقة الثانية باستخدام العناصر المحددة (الالواح القشرية الرقيقة) من خلال برنامج جاهز (MSC/NASTRAN).تم ايجاد مصفوفات الكتل المتوافقة المتعلقة بتأثير الالتواء حول المحور الطولي والعزم الاضافي نتيجة تقييد تأثير الالتواء للمقطع, كذلك مصفوفات الكتل المتوافقة تحت تأثير الانحناء مع ادخال تأثير التشوه القصي والقصور الذاتي للدوران, وايجاد مصفوفات الصلادة لكل عنصر مكافئ تحت تأثير الالتواء غير المنتظم والانحناء.أعد برنامج حسابي لانجاز تحليل الاهتزاز الحر ابنداء من تجميع مصفوفات الصلادة والكتلة لكل عنصر مكافئ من المنشأ وتم مقارنة النتائج مع تلك المستحصلة من البرنامج الجاهز. تم اعداد أمثلة لغرض دراسة تأثير عدد الخلايا للمقطع العرضي ودراسة تأثير نسبة (الطول/العرض) على التردد الطبيعي.

Keywords

Article
Behavior of High-Rise Steel Building With The Inclusion of Warping
سلوك البناية الفولاذية العالية مع إدراج َتشويه

Authors: Najla'a H. Shareef --- Haitham H.Muteb --- Hisham M. AL-Hassani
Journal: Engineering and Technology Journal مجلة الهندسة والتكنولوجيا ISSN: 16816900 24120758 Year: 2010 Volume: 28 Issue: 22 Pages: 6580-6601
Publisher: University of Technology الجامعة التكنولوجية

Abstract

The mathematical procedure in this study covers the calculation of sectorialproperties of the equivalent cross-sectional storey for high-rise building frames. Theformulation is efficiently used to obtain the free vibration analysis of high-risebuildings which are constructed from several columns, beams, shear walls andbracing etc. the analysis is based on transformation the complex system to a simpletall column to represent a cantilevered tall building structure. This is partitioned tonodes one of which indicates a storey with equivalent cross-sectional properties forall storeys' elements after calculation of these properties with respect to the shearcenter of high-rise building. A thin walled bar finite element with seven degrees offreedom at each node is assumed. A new formulation of the stiffness and consistentmass matrices of the thin- walled element is presented in this study. The effect ofcross sectional warping and its properties on the flexural, torsional and axialproperties was investigated, using discrete element approach in idealizing thestructure in high rise building. For the purpose of the present study, it is assumedthat the cross-sectional types under condition are only of thin-walled sections.Algorithm method was developed which covers the calculation of sectorialproperties of the cross section for floor plan in high-rise building, to study the shareof columns for lateral shear force resistance, and investigate the behavior of differenttypes of high-rise building with inclusion of warping restraint. The effect of naturalfrequency with height of tall buildings, and the mode shape for different crosssectionalplans of high-rise building was studied. To check the efficiency andaccuracy, the mathematical procedure is demonstrated for static and dynamicexamples by comparing the results with those obtained by using software ANSYSprogram. A difference of 15% is shown. An eigen value problem is analyzed andnumerical examples are discussed.

(sectorial properties) في ھذه الدراسة ت م الحص ول عل ى إج راء ریاض ي لاحتس اب الخ واص القطاعی ةلخواص المقطع المكافئ لھیاكل طوابق الأبنیة العالیة. الصیاغة استعملت بشكل كفوء للحصول على الاھتزازوتحوی ل الأبنی ة العالی ة المكون ة م ن العدی د م ن الأعم دة والأعت اب و ج دران ق ص (free vibration) الح رونظم إسناد إلى عمود طویل مؤلف من مجموعة من العقد وكل عقدة تمثل طابق لھ مواص فات مكافئ ة لجمی عخ واص أعض اء الط ابق بع دما ت م حس اب ھ ذه الخ واص بالنس بة إل ى مرك ز الق ص للبنای ة. ت م ف رضعنص رللعنص ر المح دد م ع اعتب ار درج ة حری ة س ابعة ف ي ك ل عق دة. (thin-wall element) الج دار الرقی قوت أثیره عل ى الخ واصالانثنائی ة ، الل ي و المحوری ة ت م (Warping) ولأغراض دراس ة تش وه الل ي الط وليللأبنی ة العالی ة . ولأغ راض الدراس ة (Direct element approach) اعتماد نظام التمثیل المنفصل الممیزالحالیة، تم فرضالمقاطع تحت شرط رقیقة الجدران. ت م تط ویر خوارزمی ة للحص ول عل ى خ واص المق اطعللطابق الواحد في الأبنیة العالیة و كذلك دراسة حصة العمود الواحد من قوى القص الجانبیة وتحلی ل س لوكیةأنواع مختلفة من الأبنیة العالیة مع التقیید الضمني لتشوه الل ي الط ولي وأیض ا دراس ة أش كال أنم اط الاھت زازللأبنیة العالیة ذات المقاطع المختلفة. و لت دقیق كف اءة الإج راء الریاض ي وإظھ ار ص حتھ ف ي التحلی ل الس اكنحیث أظھرت اختلافات لا تتجاوز 15 %. ت م عم ل تحل یلا (ANSYS) والدینامیكي قورنت النتائج مع برنامجللقیم الممیزة وتم مناقشة أمثلة عددیة.

Keywords

Article
EFFECT OF WEB OPENING ON THE AXIAL LOAD CAPACITY OF STEEL COLUMNS WITH COLD FORMED THIN WALLED SECTION (CFS)
تاثيروجود الفتحات في وترة المقاطع الفولاذية ذات الجدران النحيفة المشكلة على البارد على تحمل الاحمال المحورية للاعمدة الفولاذية

Journal: KUFA JOURNAL OF ENGINEERING مجلة الكوفة الهندسية ISSN: 25230018 Year: 2016 Volume: 7 Issue: 3 Pages: 13-26
Publisher: University of Kufa جامعة الكوفة

Abstract

In this paper, an experimental study has been presented to investigate the effects of web opening on the behavior and failure of steel columns with cold formed thin walled sections (CFS) subjected to axial compressive load. Twenty small scale steel columns with cold formed box and channel sections and a total length of 500 mm have been considered in the experimental tests. Ten of the tested steel columns specimens have a box section with dimensions of (100×100×2) mm (height × width× thickness), and the other ten columns specimens have a channel sections with dimensions of (100×50×2) mm (height × width× thickness). To investigate the effect of the number and the shape of web opening on the axial compressive strength of steel columns, each ten columns with same cross section shape was divided into three groups of three columns in addition to the reference column which has no web openings. All groups of columns have same opening area which is located at the web of the section, but each group has a different opening shape (square, rectangular, and circular shapes), and each steel column within each group has different numbers of opening distributed along column length (one, two, and three openings). Each steel column specimens was subjected to an increasing static load up to column failure which indicated by the reloading of the test machine. The study has shown that for most of the tested columns, increasing the numbers of web openings results in decreasing the column axial strength compared to the reference steel column. The maximum percentage of the reduction in the columns axial compressive strength caused by the presence of web opening was found to be about 30% and 45% of the reference columns strength for columns with box and channel shape sections, respectively. It has also been found that the reduction in the axial compressive strength of the column specimens caused by the presence of web openings is lower for the circular shape openings compared to that for rectangular and/or square shape web openings.

يقدم هذا البحث دراسة عملية لتاثير الفتحات في منطقة الوترة على تصرف و فشل الاعمدة الفولاذية المكونة من مقاطع نحيفة الجدران. و المعرضة الى قوة انضغاط محورية . تم اخذ عشرين نموذج مصغر لاعمدة فولاذية بطول كلي يبلغ 500 ملمتر و بمقاطع بشكل صندوفي و مقاطع بشكل قناة مشكلة على الطريقة الباردة .عشرة من نماذج الاعمدة الفولاذية تتالف من مقاطع بشكل صندوقي وذات ابعاد 100×100×2 ملمتر (طول ×عرض×سمك) و العشرة الاخرى من نماذج الاعمدة تتالف من مقاطع بشكل قناة و بابعاد 100×50×2 ملمتر (طول ×عرض×سمك). لمعرفة تاثير شكل و عدد فتحات الوترة على تصرف و تحمل الاعمدة الفولاذية للقوة المحورية, تم تقسيم كل عشرة اعمدة بنفس شكل المقطع العرضي الى ثلاث مجاميع كل مجموعة تتالف من ثلاث اعمدة اضافة الى العمود المرجعي غير الحاوي على فتحات . كل مجموعة من الاعمدة الفولاية تحتوي على نفس مساحة الفتحة الواحدة الموجودة في منطقة الوترة ولكن كل مجموعة تحتوي على شكل معين للفتحات (مستطيل, مربع, و دائري) و كل عمود من الاعمدة الثلاثة ضمن كل مجموعة يحتوي على عدد مختلف من الفتحات ضمن منطقة الوترة (فتحة واحدة, فتحتان و ثلاثة فتحات). تم تسليط حمل محوري ستاتيكي متزايد منتظم على كل عمود لمعرفة اقصى حمل محوري ممكن تحملة من قبل كل عمود. تم الاستنتاج انه في اغلب الاعمدة الفولاذية التي تم فحصها في هذه الدراسة فان زيادة عدد الفتحات في منطقة الوترة تؤدي الى نقصان ملحوص في مقاومة العمود لقوة الانضغاط المحورية بالمقارنة مع مقاومة العمود المرجعي. لقد اظهرت النتائج ايضا ان النقصان في مقاومة العمود للقوة المحورية تكون اقل عند استخدام فتحات دائرية الشكل بالمقارنة مع النقصان الحاصل في مقاومة العمود للقوة عند استخدام فتحات مسنطيلة او مربعة الشكل.

Keywords
 Listing 1 - 7 of 7 Sort by Relevance Year-Descending Year-Ascending

Resource type

article (7)

Language

English (6)

Year
 From To

2017 (1)

2016 (1)

2010 (2)

2009 (1)

2006 (1)

More...