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Auteur Shahwan, Khaled W.
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Affiner la rechercheAnalysis of Scaling and Instability in FRP-Concrete Shear Debonding for Beam-Strengthening Applications / Ali-Ahmad, Mohamad K. in Journal of engineering mechanics, Vol. 133 N°1 (Janvier 2007)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 133 N°1 (Janvier 2007) . - 58-65 p.
Titre : Analysis of Scaling and Instability in FRP-Concrete Shear Debonding for Beam-Strengthening Applications Titre original : Analyse de la Graduation et de l'Instabilité dans le Cisaillement FRP-Démétallisation Concret pour le Faisceau Renforçant des Applications Type de document : texte imprimé Auteurs : Ali-Ahmad, Mohamad K., Auteur ; Shahwan, Khaled W., Editeur scientifique ; Ghosn, Michel ; Subramaniam, Kolluru, Auteur Article en page(s) : 58-65 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Concrete Fiber reinforced polymers Fracture Bonding Beams Concret Ruptures Polymères renforcés de fibres Liaison Faisceaux Index. décimale : 620.1 Essais des matériaux. Défauts des matériaux. Protection des matériaux Résumé : The debonding mode of failure, which is observed in girders strengthened using externally attached fiber-reinforced polymer (FRP) sheets, is studied in this paper. A numerical analysis of the direct-shear response of FRP attached to concrete substrate is performed to study the initiation, formation, and propagation of an interfacial crack between the two adherents. The material response of the bimaterial interface, which includes postpeak softening, is incorporated into the numerical model. The load response obtained numerically is shown to be in close agreement with that determined experimentally from direct shear tests on concrete blocks strengthened with FRP sheets. An instability in the load response is predicted close to failure and the arc-length method is used to obtain the entire load response past the displacement-limit point. The instability in the load response is shown to be a result of snapback, where both the load and the displacement decrease simultaneously. The effect of the bonded length on the stress transfer between the FRP and concrete and on the ultimate failure is also analyzed. It is shown that there is a scaling in the load capacity when the bonded length does not allow for the establishment of the full stress-transfer zone associated with interface crack growth. From the results of the numerical analysis, a fundamental understanding of interfacial crack propagation and instability at failure in concrete members strengthened using externally bonded FRP is developed. Using a simple energy based formulation; it is shown that in strengthened girders, the instability at complete debonding of FRP from concrete translates into an explosive failure associated with a sudden release of energy.
Le mode d'échec décollé, qui est observé dans les poutres a été renforcé, en utilisant les feuilles de tissu-renforcé extérieurement jointes du polymère (FRP), est étudié en cet article. Une analyse numérique de la réponse directe de cisaillement de FRP attaché au substrat concret est exécutée pour étudier le déclenchement, la formation, et la propagation d'une fente dièdre entre les deux adhérents. La réponse matérielle de l'interface bimaterial, qui inclut, se ramollit maximallement de poteau, est incorporée au modèle numérique. La réponse de charge obtenue numériquement est montrée pour être en accord étroit avec cela déterminé expérimentalement à partir des essais directs de cisaillement sur les blocs concrets renforcés avec des feuilles de FRP. Une instabilité dans la réponse de charge est prévue près de l'échec et la méthode d'arc-longueur est employée pour obtenir la réponse entière de charge après le point de limite de déplacement. L'instabilité dans la réponse de charge s'avère un résultat de relance, où la charge et le déplacement diminuent simultanément. L'effet de la longueur collée sur le transfert d'effort entre le FRP et le béton et sur l'échec final est également analysé. On lui montre qu'il y a une graduation dans la capacité de charge quand la longueur collée ne tient pas compte de l'établissement de la pleine zone de transfert d'effort liée à la progression de la fissure d'interface. Des résultats de l'analyse numérique, un arrangement fondamental de propagation de fissure dièdre et l'instabilité à l'échec dans les membres concrets ont renforcé en utilisant FRP extérieurement collé est développé. Employer une énergie simple a basé la formulation ; on lui montre que dans les poutres renforcées, l'instabilité à décoller complet de FRP de béton traduit en échec explosif lié à un dégagement soudain d'énergie.
DEWEY : 620.1 ISSN : 0733-9399 En ligne : Mali-ahma@gace.net, ksubram@ce.ccny.cuny.edu, ghosn@ce.ccny.cuny.edu [article] Analysis of Scaling and Instability in FRP-Concrete Shear Debonding for Beam-Strengthening Applications = Analyse de la Graduation et de l'Instabilité dans le Cisaillement FRP-Démétallisation Concret pour le Faisceau Renforçant des Applications [texte imprimé] / Ali-Ahmad, Mohamad K., Auteur ; Shahwan, Khaled W., Editeur scientifique ; Ghosn, Michel ; Subramaniam, Kolluru, Auteur . - 58-65 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 133 N°1 (Janvier 2007) . - 58-65 p.
Mots-clés : Concrete Fiber reinforced polymers Fracture Bonding Beams Concret Ruptures Polymères renforcés de fibres Liaison Faisceaux Index. décimale : 620.1 Essais des matériaux. Défauts des matériaux. Protection des matériaux Résumé : The debonding mode of failure, which is observed in girders strengthened using externally attached fiber-reinforced polymer (FRP) sheets, is studied in this paper. A numerical analysis of the direct-shear response of FRP attached to concrete substrate is performed to study the initiation, formation, and propagation of an interfacial crack between the two adherents. The material response of the bimaterial interface, which includes postpeak softening, is incorporated into the numerical model. The load response obtained numerically is shown to be in close agreement with that determined experimentally from direct shear tests on concrete blocks strengthened with FRP sheets. An instability in the load response is predicted close to failure and the arc-length method is used to obtain the entire load response past the displacement-limit point. The instability in the load response is shown to be a result of snapback, where both the load and the displacement decrease simultaneously. The effect of the bonded length on the stress transfer between the FRP and concrete and on the ultimate failure is also analyzed. It is shown that there is a scaling in the load capacity when the bonded length does not allow for the establishment of the full stress-transfer zone associated with interface crack growth. From the results of the numerical analysis, a fundamental understanding of interfacial crack propagation and instability at failure in concrete members strengthened using externally bonded FRP is developed. Using a simple energy based formulation; it is shown that in strengthened girders, the instability at complete debonding of FRP from concrete translates into an explosive failure associated with a sudden release of energy.
Le mode d'échec décollé, qui est observé dans les poutres a été renforcé, en utilisant les feuilles de tissu-renforcé extérieurement jointes du polymère (FRP), est étudié en cet article. Une analyse numérique de la réponse directe de cisaillement de FRP attaché au substrat concret est exécutée pour étudier le déclenchement, la formation, et la propagation d'une fente dièdre entre les deux adhérents. La réponse matérielle de l'interface bimaterial, qui inclut, se ramollit maximallement de poteau, est incorporée au modèle numérique. La réponse de charge obtenue numériquement est montrée pour être en accord étroit avec cela déterminé expérimentalement à partir des essais directs de cisaillement sur les blocs concrets renforcés avec des feuilles de FRP. Une instabilité dans la réponse de charge est prévue près de l'échec et la méthode d'arc-longueur est employée pour obtenir la réponse entière de charge après le point de limite de déplacement. L'instabilité dans la réponse de charge s'avère un résultat de relance, où la charge et le déplacement diminuent simultanément. L'effet de la longueur collée sur le transfert d'effort entre le FRP et le béton et sur l'échec final est également analysé. On lui montre qu'il y a une graduation dans la capacité de charge quand la longueur collée ne tient pas compte de l'établissement de la pleine zone de transfert d'effort liée à la progression de la fissure d'interface. Des résultats de l'analyse numérique, un arrangement fondamental de propagation de fissure dièdre et l'instabilité à l'échec dans les membres concrets ont renforcé en utilisant FRP extérieurement collé est développé. Employer une énergie simple a basé la formulation ; on lui montre que dans les poutres renforcées, l'instabilité à décoller complet de FRP de béton traduit en échec explosif lié à un dégagement soudain d'énergie.
DEWEY : 620.1 ISSN : 0733-9399 En ligne : Mali-ahma@gace.net, ksubram@ce.ccny.cuny.edu, ghosn@ce.ccny.cuny.edu
in Journal of engineering mechanics > Vol. 133 N°2 (Fevrier 2007) . - 230-237 p.
Titre : Global and Local Buckling of a Sandwich Beam Titre original : Boucle Blobale et Locale d'un Faisceau de Sandwich Type de document : texte imprimé Auteurs : Ji, Wooseok, Auteur ; Waas, Anthony M., Auteur ; Shahwan, Khaled W., Editeur scientifique Article en page(s) : 230-237 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Sandwich structures Axial compression Elasticity Finite elements Beams Structures de sandwich Compression axiale Elasticité Eléments finis Faisceaux Index. décimale : 620.1 Essais des matériaux. Défauts des matériaux. Protection des matériaux Résumé : A two-dimensional mechanical model is developed to predict the global and local buckling of a sandwich beam, using classical elasticity. The face sheet and the core are assumed as linear elastic isotropic continua in a state of planar deformation. The core is assumed to have two deformation modes: antisymmetrical and symmetrical with respect to the core geometric midplane. Characteristics of the two deformation modes and the corresponding buckling behavior are shown and it appears that they are identical when the buckling wavelength is short. The present analysis is compared with various previous analytical studies and corresponding experimental results. On the basis of the model developed here, validation and accuracy of several previous theories are discussed for different geometric and material properties of a sandwich beam. The results presented in this paper, verified through finite-element analysis and experiment, are an accurate prediction of the overall buckling behavior of a sandwich beam, for a wide range of material and geometric parameters.
Un modèle mécanique bidimensionnel est développé pour prévoir la boucle globale et locale d'un faisceau de sandwich, en utilisant l'élasticité classique. La feuille de visage et le noyau sont assumés en tant que continuum isotropes élastiques linéaires dans un état de déformation planaire. On assume que le noyau a deux modes de déformation : anti symétrique et symétrique en ce qui concerne le mi-avion géométrique de noyau. Des caractéristiques des deux modes de déformation et du comportement de boucle correspondant sont montrées et il s'avère qu'elles sont identiques quand la longueur d'onde de boucle est courte. L'analyse actuelle est comparée à de diverses études analytiques précédentes et à résultats expérimentaux correspondants. Sur la base du modèle développé ici, la validation et l'exactitude de plusieurs théories précédentes sont discutées pour différentes propriétés géométriques et matérielles d'un faisceau de sandwich. Les résultats présentés en cet article, vérifié par l'analyse et l'expérience d'éléments finies, sont une prévision précise du comportement de boucle global d'un faisceau de sandwich, pour un éventail de paramètres matériels et géométriques.
DEWEY : 620.1 ISSN : 0733-9399 En ligne : dcw@umich.edu [article] Global and Local Buckling of a Sandwich Beam = Boucle Blobale et Locale d'un Faisceau de Sandwich [texte imprimé] / Ji, Wooseok, Auteur ; Waas, Anthony M., Auteur ; Shahwan, Khaled W., Editeur scientifique . - 230-237 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 133 N°2 (Fevrier 2007) . - 230-237 p.
Mots-clés : Sandwich structures Axial compression Elasticity Finite elements Beams Structures de sandwich Compression axiale Elasticité Eléments finis Faisceaux Index. décimale : 620.1 Essais des matériaux. Défauts des matériaux. Protection des matériaux Résumé : A two-dimensional mechanical model is developed to predict the global and local buckling of a sandwich beam, using classical elasticity. The face sheet and the core are assumed as linear elastic isotropic continua in a state of planar deformation. The core is assumed to have two deformation modes: antisymmetrical and symmetrical with respect to the core geometric midplane. Characteristics of the two deformation modes and the corresponding buckling behavior are shown and it appears that they are identical when the buckling wavelength is short. The present analysis is compared with various previous analytical studies and corresponding experimental results. On the basis of the model developed here, validation and accuracy of several previous theories are discussed for different geometric and material properties of a sandwich beam. The results presented in this paper, verified through finite-element analysis and experiment, are an accurate prediction of the overall buckling behavior of a sandwich beam, for a wide range of material and geometric parameters.
Un modèle mécanique bidimensionnel est développé pour prévoir la boucle globale et locale d'un faisceau de sandwich, en utilisant l'élasticité classique. La feuille de visage et le noyau sont assumés en tant que continuum isotropes élastiques linéaires dans un état de déformation planaire. On assume que le noyau a deux modes de déformation : anti symétrique et symétrique en ce qui concerne le mi-avion géométrique de noyau. Des caractéristiques des deux modes de déformation et du comportement de boucle correspondant sont montrées et il s'avère qu'elles sont identiques quand la longueur d'onde de boucle est courte. L'analyse actuelle est comparée à de diverses études analytiques précédentes et à résultats expérimentaux correspondants. Sur la base du modèle développé ici, la validation et l'exactitude de plusieurs théories précédentes sont discutées pour différentes propriétés géométriques et matérielles d'un faisceau de sandwich. Les résultats présentés en cet article, vérifié par l'analyse et l'expérience d'éléments finies, sont une prévision précise du comportement de boucle global d'un faisceau de sandwich, pour un éventail de paramètres matériels et géométriques.
DEWEY : 620.1 ISSN : 0733-9399 En ligne : dcw@umich.edu
in Journal of engineering mechanics > Vol. 132 N°12 (Decembre 2006) . - 1326-1334 p.
Titre : Postbuckling Analysis of Geometrically Imperfect Conical Shells Titre original : l'Analyse de Boucle des Coquilles Coniques Géométriquement Imparfaites Type de document : texte imprimé Auteurs : Jabareen, Mahmood, Auteur ; Shahwan, Khaled W., Editeur scientifique ; Sheinman, Izhak, Auteur Article en page(s) : 1326-1334 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Shells Stability Postbuckling Sensitivity analysis Imperfections Coquilles Stabilité Analyse de sensibilité Boucle de poteau Index. décimale : 620.1 Essais des matériaux. Défauts des matériaux. Protection des matériaux Résumé : A suitable postbuckling analysis, based on geometrically nonlinear behavior, is developed for arbitrary imperfect conical shells. The conical shell was chosen as a representative case exhibiting the entire range of sensitivity to imperfection. A general symbolic code (using the MAPLE compiler) was programmed to create the differential operators of the nonlinear partial differential equations, based on Donnell’s type shell theory. The code then uses the Galerkin procedure, the Newton-Raphson and arc-length procedures, and a finite-differences scheme for automatic development of an efficient FORTRAN code. The code is used for parametric study of the nonlinear behavior and yields the sensitivity characteristic for a wide range of cone semivertex angles. A typical nonlinear behavior of a conical shell is investigated. Comparison with a simpler procedure, based on the initial postbuckling analysis (Koiter’s theory), confirms the need for the present more accurate one, especially for shells with prebuckling nonlinear behavior. The present investigation summarizes the sensitivity behavior with respect to imperfection shapes and amplitudes for the entire range of cone semivertex angles.
Une analyse de boucle de poteau approprié, basée sur le comportement géométriquement non linéaire, est développée pour les coquilles coniques imparfaites arbitraires. La coquille conique a été choisie comme forme représentative montrant la gamme entière de la sensibilité à l'imperfection. Un code symbolique général (employant le compilateur de ÉRABLE) a été programmé pour créer les opérateurs différentiels des équations partielles non linéaires, basés sur le type théorie de Donnell de coquille. Le code emploie alors le procédé de Galerkin, le newton Raphson et des procédures de longueur d'arc, et les différences finies complotent pour le développement automatique d'un code efficace de Fortran. Le code est employé pour l'étude paramétrique du comportement non linéaire et rapporte la sensibilité caractéristique pour un éventail d'angles de sommet de semi-finale de cône. Un comportement non linéaire typique d'une coquille conique est étudié. La comparaison avec un procédé plus simple, basé sur l'analyse boucle de poteau initiale (la théorie de Koiter), confirme le besoin de présent le plus précis, particulièrement pour des coquilles avec prebuckling le comportement non linéaire. La recherche actuelle récapitule le comportement de sensibilité en ce qui concerne des formes et des amplitudes d'imperfection pour la gamme entière des angles de sommet de semi-finale de cône.
DEWEY : 620.1 ISSN : 0733-9399 [article] Postbuckling Analysis of Geometrically Imperfect Conical Shells = l'Analyse de Boucle des Coquilles Coniques Géométriquement Imparfaites [texte imprimé] / Jabareen, Mahmood, Auteur ; Shahwan, Khaled W., Editeur scientifique ; Sheinman, Izhak, Auteur . - 1326-1334 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 132 N°12 (Decembre 2006) . - 1326-1334 p.
Mots-clés : Shells Stability Postbuckling Sensitivity analysis Imperfections Coquilles Stabilité Analyse de sensibilité Boucle de poteau Index. décimale : 620.1 Essais des matériaux. Défauts des matériaux. Protection des matériaux Résumé : A suitable postbuckling analysis, based on geometrically nonlinear behavior, is developed for arbitrary imperfect conical shells. The conical shell was chosen as a representative case exhibiting the entire range of sensitivity to imperfection. A general symbolic code (using the MAPLE compiler) was programmed to create the differential operators of the nonlinear partial differential equations, based on Donnell’s type shell theory. The code then uses the Galerkin procedure, the Newton-Raphson and arc-length procedures, and a finite-differences scheme for automatic development of an efficient FORTRAN code. The code is used for parametric study of the nonlinear behavior and yields the sensitivity characteristic for a wide range of cone semivertex angles. A typical nonlinear behavior of a conical shell is investigated. Comparison with a simpler procedure, based on the initial postbuckling analysis (Koiter’s theory), confirms the need for the present more accurate one, especially for shells with prebuckling nonlinear behavior. The present investigation summarizes the sensitivity behavior with respect to imperfection shapes and amplitudes for the entire range of cone semivertex angles.
Une analyse de boucle de poteau approprié, basée sur le comportement géométriquement non linéaire, est développée pour les coquilles coniques imparfaites arbitraires. La coquille conique a été choisie comme forme représentative montrant la gamme entière de la sensibilité à l'imperfection. Un code symbolique général (employant le compilateur de ÉRABLE) a été programmé pour créer les opérateurs différentiels des équations partielles non linéaires, basés sur le type théorie de Donnell de coquille. Le code emploie alors le procédé de Galerkin, le newton Raphson et des procédures de longueur d'arc, et les différences finies complotent pour le développement automatique d'un code efficace de Fortran. Le code est employé pour l'étude paramétrique du comportement non linéaire et rapporte la sensibilité caractéristique pour un éventail d'angles de sommet de semi-finale de cône. Un comportement non linéaire typique d'une coquille conique est étudié. La comparaison avec un procédé plus simple, basé sur l'analyse boucle de poteau initiale (la théorie de Koiter), confirme le besoin de présent le plus précis, particulièrement pour des coquilles avec prebuckling le comportement non linéaire. La recherche actuelle récapitule le comportement de sensibilité en ce qui concerne des formes et des amplitudes d'imperfection pour la gamme entière des angles de sommet de semi-finale de cône.
DEWEY : 620.1 ISSN : 0733-9399
