Static analysis of beam resting on elastic foundation by anisotropic beam-foundation element taking into account non-contact between beam and foundation
Email:
quysbvl@utc.edu.vn
Keywords:
Beam resting on elastic foundation, FEM, nonlinearity, anisotropic restraints, anisotropic beam-foundation element.
Abstract
Beam resting on the elastic foundation is a common structure in the construction engineering, especially in civil engineering, for instance, ground beams, buoys floating on water, piles resting in foundation or rails acting on railway sleepers. The well-known computing models used in design based on the assumption that beam is fully contacted with foundation. In fact, there are some non-contact regions between beam and foundation, and hence, the above assumption is not always valid. As a result, such conclusions or recommendations made by construction consultants are sometimes inappropriate with the actual behaviors of beam and foundation. This paper proposes a new element in FEM, so-called anisotropic beam-foundation element. Each proposed anisotropic beam-foundation element characterizes a combined model between beam element and foundation. This anisotropic beam-foundation element allows the FE analysis of beam resting on foundation considering contact and non-contact regions between beam and foundation. The behavior of beam and foundation is presented through explicit formulations. As a result, the analysis of beam resting in foundation with these explicit forms leads to faster convergence compared to other methods.References
[1]. Vũ Đình Lai, Sức Bền Vật Liệu, tái bản 3, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội, 2010.
[2]. Lều Thọ Trình, Đỗ Văn Bình, Ổn Định Công Trình, lần 1, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2002.
[3]. Anil K. Chopra, Dynamics of structures, fourth ed, Theory and Applications to Earthquake Engineering, Prenice Hall, America, 2012.
[4]. Vũ Thị Bích Quyên và cộng sự, Phương pháp phần tử biên tính nội lực và chuyển vị hệ dầm trên nền đàn hồi theo mô hình Winkler, Tạp chí KHCN Xây dựng, 2 (2017) 6-12. http://ibst.vn/upload/documents/file_upload/1512721967Vu-Thi-Bich-Quyen.pdf
[5]. Phạm Hoàng Anh, Nghiệm giải tích rời rạc cho bài toán dầm trên nền đàn hồi Winkler, tập 2, Kỷ yếu Hội nghị Cơ học toàn quốc, Hà Nội, 2014, tr7-12.
[6]. Z. Celep, K. Güler, F. Demir, Response of a completely free beam on a tensionless Pasternak foundation subjected to dynamic load, Structural engineering and mechanics, 37 (2011) 61-77. https://doi.org/10.12989/sem.2011.37.1.061
[7]. D. Froio et al., Critical velocities of a beam on nonlinear elastic foundation under harmonic moving load, Procedia Engineering, 199 (2017) 2585-2590. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.09.348
[8]. P. Castro Jorge, F.M.F. Simões, A. Pinto da Costa, Finite element dynamic analysis of beams on non-uniform nonlinear viscoelastic foundations under moving loads, Proceedings of the 9th International Conference on Structural Dynamics, EURODYN 2014, Portugal, 2014, pp. 841-845.
[9]. C. Rodrigues et al., Finite element dynamic analysis of beams on nonlinear elastic foundations under a moving oscillator, European Journal of Mechanics - A/Solids, 68 (2018) 9-24. https://doi.org/10.1016/j.euromechsol.2017.10.005
[10]. D. Froio, R. Moioli, E. Rizzi, Numerical dynami analysis of beams on nonlinear elastic foundation under harmonic moving load, ECCOMAS Congress 2016, VII European Congress on ComputationalMethods in Applied Sciences and Engineering, Greece, 2016, pp. 4794-4809. https://doi.org/10.7712/100016.2149.7515
[11]. S. M. Abdelghany et al., Dynamic response of non-uniform beam subjected to moving load and resting on non-linear viscoelastic foundation, Beni-Suef University Journal of Basic and Applied Sciences, 4 (2015) 192-199. https://dx.doi.org/10.1016/j.bjbas.2015.05.007
[12]. S. N. Akour, Dynamics of Nonlinear Beam on Elastic Foundation, Proceedings of the World Congress on Engineering 2010, London, U.K, 2010.
[13]. Đỗ Xuân Quý và các cộng sự, Nghiên cứu ứng xử cơ học của thanh có liên kết dị hướng chịu tác dụng của tải trọng động, Tuyển tập công trình khoa học toàn quốc Cơ học vật rắn lần thứ XIV, Thành phố Hồ Chí Minh, 2018, tr. 549-556.
[14]. Q. X. Do et al., Experimental research on dynamic response of beams with anisotropic restraints, The 5th international Conference on Enginneering Mechanics and Automation, Ha Noi, 2019, pp. 98-104.
[15]. Nguyễn Xuân Lựu, Phương pháp phần tử hữu hạn, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội, 2007.
[2]. Lều Thọ Trình, Đỗ Văn Bình, Ổn Định Công Trình, lần 1, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2002.
[3]. Anil K. Chopra, Dynamics of structures, fourth ed, Theory and Applications to Earthquake Engineering, Prenice Hall, America, 2012.
[4]. Vũ Thị Bích Quyên và cộng sự, Phương pháp phần tử biên tính nội lực và chuyển vị hệ dầm trên nền đàn hồi theo mô hình Winkler, Tạp chí KHCN Xây dựng, 2 (2017) 6-12. http://ibst.vn/upload/documents/file_upload/1512721967Vu-Thi-Bich-Quyen.pdf
[5]. Phạm Hoàng Anh, Nghiệm giải tích rời rạc cho bài toán dầm trên nền đàn hồi Winkler, tập 2, Kỷ yếu Hội nghị Cơ học toàn quốc, Hà Nội, 2014, tr7-12.
[6]. Z. Celep, K. Güler, F. Demir, Response of a completely free beam on a tensionless Pasternak foundation subjected to dynamic load, Structural engineering and mechanics, 37 (2011) 61-77. https://doi.org/10.12989/sem.2011.37.1.061
[7]. D. Froio et al., Critical velocities of a beam on nonlinear elastic foundation under harmonic moving load, Procedia Engineering, 199 (2017) 2585-2590. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.09.348
[8]. P. Castro Jorge, F.M.F. Simões, A. Pinto da Costa, Finite element dynamic analysis of beams on non-uniform nonlinear viscoelastic foundations under moving loads, Proceedings of the 9th International Conference on Structural Dynamics, EURODYN 2014, Portugal, 2014, pp. 841-845.
[9]. C. Rodrigues et al., Finite element dynamic analysis of beams on nonlinear elastic foundations under a moving oscillator, European Journal of Mechanics - A/Solids, 68 (2018) 9-24. https://doi.org/10.1016/j.euromechsol.2017.10.005
[10]. D. Froio, R. Moioli, E. Rizzi, Numerical dynami analysis of beams on nonlinear elastic foundation under harmonic moving load, ECCOMAS Congress 2016, VII European Congress on ComputationalMethods in Applied Sciences and Engineering, Greece, 2016, pp. 4794-4809. https://doi.org/10.7712/100016.2149.7515
[11]. S. M. Abdelghany et al., Dynamic response of non-uniform beam subjected to moving load and resting on non-linear viscoelastic foundation, Beni-Suef University Journal of Basic and Applied Sciences, 4 (2015) 192-199. https://dx.doi.org/10.1016/j.bjbas.2015.05.007
[12]. S. N. Akour, Dynamics of Nonlinear Beam on Elastic Foundation, Proceedings of the World Congress on Engineering 2010, London, U.K, 2010.
[13]. Đỗ Xuân Quý và các cộng sự, Nghiên cứu ứng xử cơ học của thanh có liên kết dị hướng chịu tác dụng của tải trọng động, Tuyển tập công trình khoa học toàn quốc Cơ học vật rắn lần thứ XIV, Thành phố Hồ Chí Minh, 2018, tr. 549-556.
[14]. Q. X. Do et al., Experimental research on dynamic response of beams with anisotropic restraints, The 5th international Conference on Enginneering Mechanics and Automation, Ha Noi, 2019, pp. 98-104.
[15]. Nguyễn Xuân Lựu, Phương pháp phần tử hữu hạn, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội, 2007.
Downloads
Download data is not yet available.
Received
08/04/2021
Revised
10/05/2021
Accepted
14/05/2021
Published
15/06/2021
Type
Research Article
How to Cite
Đỗ Xuân, Q., & Vũ Thị, N. (1623690000). Static analysis of beam resting on elastic foundation by anisotropic beam-foundation element taking into account non-contact between beam and foundation . Transport and Communications Science Journal, 72(5), 552-564. https://doi.org/10.47869/tcsj.72.5.4
Abstract Views
180
Total Galley Views
148
