Non-linear spring model for backfill grout-consolidation behind shield tunnel lining

2021 ◽  
Vol 136 ◽  
pp. 104235
Author(s):  
Xiao-Xue Liu ◽  
Shui-Long Shen ◽  
Ye-Shuang Xu ◽  
Annan Zhou
Author(s):  
Matthew P. Figliotti ◽  
Mario W. Gomes

Kinetic energy storage systems for powering vehicles currently exist but are not prevalent. Often the coupling between the flywheel and the vehicle is done using a separate actuator/generator system. This separate actuator system necessarily results in efficiency losses. In this paper we present a design for a spring-coupled variable inertia flywheel which directly couples the flywheel and vehicle. Simulation results for the non-linear dynamic behavior of the system are given and show that it can be used to store more than 99% of the energy of the vehicle when braking, but that there is a tradeoff between device size, deceleration rate, and energy stored. We found that a parameter exploration using three cost functions related to braking time, energy stored, and flywheel radius, shows that one can optimize at most two of the three cost functions. Analytic results are also given for a driven mass-flywheel model, which mitigates some of the problems of the linear spring model. However, this model, if it uses equivalent non-linear springs, is able to store at most 75% of the system energy. The driven-mass/non-linear spring model allows for a lower deceleration and smaller physical size than the linear spring model.


2019 ◽  
Vol 60 ◽  
pp. 21-32
Author(s):  
Yan Wen Lin ◽  
Wu Gui Jiang ◽  
Li Ang Chen ◽  
Wen Guang Liu ◽  
Hang Zou

A nonlinear spring model is proposed to investigate the oscillation behavior of oscillators based on double-walled carbon nanotubes (DWCNTs) with open end by using the finite element (FE) method, where non-linear spring elements are used to represent the van der Waals (vdW) interaction between tubes. Compared to the linear spring FE model, the proposed non-linear springs can more accurately describe the interaction between nanotubes because the vdW interaction is a kind of strongly non-linear force. The influence of boundary conditions, geometric parameters of the DWCNTs, and the layer spacing of tubes on the natural frequencies is especially studied. Various oscillation modes and the corresponding natural frequencies are obtained. Compared to the results obtained by using the linear spring model, the natural frequencies of oscillators based on DWCNTs are in qualitatively better agreement with those obtained from the analytical method and the molecular dynamics (MD) method. From the FE results, it also can be seen that, DWCNTs is expected to be a nanoscale oscillatory device, and its oscillation mode and natural frequency can be adjusted by changing the geometric parameters and boundary condition of the tubes. The proposed nonlinear spring model is helpful for the design of the nano-oscillators under various conditions.


Bauingenieur ◽  
2019 ◽  
Vol 94 (09) ◽  
pp. 326-335
Author(s):  
Boglárka Bokor ◽  
Thilo Pregartner ◽  
Akanshu Sharma ◽  
Jan Hofmann

Zusammenfassung Die Bemessung von zugbeanspruchten Befestigungen in Beton nach den aktuellsten Normen und Richtlinien weist viele grundlegende Einschränkungen zur Anwendung der Konzepte auf. Sie beschränkt sich beispielsweise auf rechteckige Dübelanordnungen und setzt die Verwendung einer ausreichend steifen Ankerplatte voraus. Definitionen und Regelungen zur Bestimmung einer ausreichend steifen Ankerplatte sind in den derzeitig gültigen Vorschriften nicht enthalten. Aufgrund von technischen, funktionellen oder baulichen Anforderungen werden jedoch auch solche Befestigungen in der Baupraxis ausgeführt, für die die Bemessung durch die aktuellen Vorschriften nicht abgedeckt ist. Dieser Beitrag stellt ein neuartiges Bemessungskonzept vor, das einen federmodellbasierten Ansatz mit einem 3D-Finite-Elemente-Solver kombiniert. Dadurch steht eine Softwarelösung für die Bemessung und Bewertung von zugbeanspruchten Gruppenbefestigungen in Beton zur Verfügung, die die wesentlichen Einschränkungen der aktuellen Bemessungsnormen behebt. Das Konzept des nicht-linearen Federmodells, das in einer benutzerfreundlichen Dübelbemessungssoftware implementiert ist, basiert auf der Annahme, dass innerhalb einer Gruppenbefestigung die Zugkräfte von den Befestigungsmitteln aufgenommen werden, während die Druckkräfte direkt durch das Anbauteil in den Beton eingeleitet werden. Zur Modellierung des Dübelverhaltens werden nicht-lineare Federn verwendet. Um den Einfluss des Bauteilrandes und der benachbarten Befestigungen zu berücksichtigen, wird ein Ansatz für die Flächenaufteilung angewendet, der auf der Grundlage einer Vielzahl von experimentellen Untersuchungen der Autoren entwickelt wurde, Bokor et al. [25]. Die Ankerplatte wird mit finiten Solid-Elementen modelliert, um die Steifigkeit der Ankerplatte und Lastumlagerungen zwischen den Befestigungen einschließlich möglicher Versteifungen der Ankerplatte realistisch zu betrachten.


2020 ◽  
Vol 97 ◽  
pp. 103290 ◽  
Author(s):  
Linchong Huang ◽  
Jianjun Ma ◽  
Mingfeng Lei ◽  
Linghui Liu ◽  
Yuexiang Lin ◽  
...  

Author(s):  
N. Okano ◽  
S. Konishi ◽  
K. Kobayashi ◽  
A. Koenuma ◽  
K. Ohishi ◽  
...  

2020 ◽  
Vol 34 (6) ◽  
pp. 04020111
Author(s):  
Xiangchun Xu ◽  
Songyu Liu ◽  
Liyuan Tong ◽  
Hongjiang Li

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