4th International Conference on Structural Health Monitoring and Engineering Structures (SHM&ES 2025)

Inhaltsverzeichnis

1. Structural Mechanics

   1. Frontmatter

   2. An Analytical Approach to Free Vibration Analysis of Beams Considering Lateral Shear Strain Based on Displacement and Shear Force Variables

      Thanh Thuy Vu

      Dieses Kapitel stellt einen innovativen analytischen Ansatz zur freien Schwingungsanalyse von Balken vor, der sich auf die häufig übersehene seitliche Scherbelastung konzentriert. Die Studie stellt eine neue Formulierung vor, die Verschiebung und Scherkraft als primäre Variablen verwendet und systematisch zugehörige Differentialbeziehungen, Funktionalitäten und Randbedingungen ableitet. Durch Anwendung des Prinzips der virtuellen Arbeit und der Lagrange-Multiplikatormethode leitet die Studie direkt die charakteristische Polynomgleichung zur Bestimmung der Eigenfrequenzen von Strahlen ab. Die Ergebnisse zeigen, dass dieser Ansatz die Schersicherung, ein häufiges Problem traditioneller Methoden, effektiv eliminiert und die Eigenfrequenzen von Balken mit unterschiedlichen Geometrien und Randbedingungen präzise vorhersagt. Das Kapitel bietet auch detaillierte Abbildungen und Tabellen, um die Ergebnisse zu unterstützen, was es zu einer wertvollen Ressource für Fachleute macht, die die Analyse scherempfindlicher Strukturen verbessern wollen.

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   3. Experimental Study on the Combustion Properties of Glued Laminated Timber Structures

      Tien Thinh Do, Minh Dien Pham, Thuy Van T. Tran, Le Thuy Nguyen

      Dieses Kapitel untersucht die Verbrennungseigenschaften von Brettschichtholzkonstruktionen (GLT), wobei der Schwerpunkt auf japanischem Zedernholz liegt, einem Material, das im vietnamesischen Bauwesen an Popularität gewinnt. Die Studie bewertet die Brandleistung von GLT durch Tests zur Nichtbrennbarkeit, Entzündbarkeit und Rauchentwicklung und zeigt, dass Japanisches Zedernholz brennbar ist, leicht entzündbar ist und mäßigen Rauch produziert. Die Forschung zeigt die Grenzen des Materials in Bezug auf die Feuerbeständigkeit auf und schlägt Lösungen wie feuerfeste Verkleidungen, Gipskartonplatten, zementbasierte Beschichtungen, intumeszierende Beschichtungen und hybride Baugruppen vor, um die Sicherheit zu erhöhen. Die Ergebnisse sind entscheidend für Architekten und Ingenieure, die darauf abzielen, GLT unter Einhaltung strenger Brandschutzstandards in ihre Entwürfe aufzunehmen. Das Kapitel kommt zu dem Schluss, dass GLT zwar gute mechanische Eigenschaften und ästhetische Anziehungskraft bietet, seine Feuerbeständigkeit jedoch durch geeignete Schutzstrategien bekämpft werden muss, um regulatorische Anforderungen zu erfüllen.

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   4. A New Analytical Proposal for Evaluating Torsional Behavior of FRP-Strengthened Reinforced Concrete Beam Based on Modified-Softened-Variable-Angle-Truss Model

      Vinh Sang Nguyen, Anh Dung Nguyen, Ngoc Thang Nguyen, Van Toan Nguyen

      In diesem Kapitel wird ein neues analytisches Modell, das RA-MSTMT-FRP, vorgestellt, um das Verdrehungsverhalten von Stahlbetonträgern (RC) zu bewerten, die mit faserverstärkten Polymerwerkstoffen (FVK) verstärkt sind. Das Modell berücksichtigt das biaxiale Verhalten von Stahlbewehrung und die weichmachende Wirkung von Beton durch externe GFK-Umhüllung. Außerdem wird ein neuer Faktor, f (FRP), eingeführt, um die Auswirkungen der FKP-Steifigkeit auf die Betonzugspannung zu berücksichtigen. Das Modell wurde anhand experimenteller Daten von 36 FRP-verstärkten RC-Trägern validiert, was seine Genauigkeit bei der Vorhersage von Rissdrehmoment und ultimativer Drehkraft zeigte. Das Kapitel vergleicht das neue Modell auch mit bestehenden Modellen wie dem MCFT und dem RA-STMT und zeigt seine Vorteile und Grenzen auf. Darüber hinaus werden die praktischen Auswirkungen der Ergebnisse diskutiert, einschließlich der Machbarkeit von U-ummantelten Verstärkungssystemen und der Notwendigkeit zukünftiger Forschungsarbeiten, um den Poisson-Effekt und die Verringerung der Belastung von Betonstreben zu berücksichtigen.

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   5. Numerical Investigation of Kinetic Pyrolysis in Fire-Exposed Compressed Spruce Panels

      T. T. Tran, T. B. Q. Vu, Thi-Hanh Nguyen, Hoang-Anh Nguyen, Gia-Huy Ngo

      Dieses Kapitel befasst sich mit der numerischen Untersuchung der kinetischen Pyrolyse in feuerexponierten komprimierten Fichtenplatten, wobei der Schwerpunkt auf dem thermischen Abbau von Hemicellulose, Cellulose und Lignin liegt. Die Studie führt ein kinetisches Pyrolyse-Rahmenwerk ein, das den Abbau dieser primären chemischen Bestandteile modelliert, anhand experimenteller Daten validiert und mit Eurocode 5 verglichen wird. Das Modell wird in Abaqus über ein benutzerdefiniertes UMATHT-Unterprogramm implementiert, das eine präzise Simulation der thermischen Reaktion verdichteter Fichtenplatten unter unterschiedlichen Wärmeflüssen ermöglicht. Zu den wichtigsten Ergebnissen gehört die Fähigkeit des Modells, Temperaturverteilung, Massenverlust und Bildung von Verkohlungsschichten vorherzusagen, die für die Bewertung des Brandverhaltens von entscheidender Bedeutung sind. Die Studie zeigt auch die Grenzen traditioneller Modelle wie Eurocode 5 auf, wenn sie auf thermisch modifizierte Materialien angewendet werden. Zusätzlich wird der Versuchsaufbau anhand eines Kegelkalorimeters und die Entwicklung von 2D-Modellen für Finite-Elemente zur Simulation des Wärmetransfers diskutiert. Die Ergebnisse zeigen eine starke Übereinstimmung zwischen den simulierten und den experimentellen Daten, was die Zuverlässigkeit des Modells bei der Schätzung des Restquerschnitts und der Vorhersage des thermischen Abbaus in verdichtetem Holz bestätigt. Das Kapitel schließt mit Vorschlägen für weitere Verfeinerungen des Modells, wie etwa die Einbeziehung von Holzkohleoxidation und Gasphasenverbrennung, um seine Vorhersagefähigkeiten für feuerorientiertes Design und leistungsbezogene Sicherheitsbewertungen von technischen Holzwerkstoffen zu verbessern.

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   6. Analytical and FEM Load–Deflection Behavior of RC Beams Strengthened with a Combination of Fiber-Reinforced Cementitious Matrix and Fiber-Reinforced Polymer

      The Thanh Pham Nguyen

      Dieses Kapitel befasst sich mit der Analyse und Finite-Elemente-Analyse (FEM) von Stahlbetonträgern, die mit einer Kombination aus faserverstärkter Zementmatrix (FRCM) und faserverstärktem Polymer (FVK) verstärkt werden. Die Studie konzentriert sich auf das Lastauslenkungsverhalten dieser Balken und vergleicht theoretische Formulierungen mit Finite-Elemente-Modellen (FEM), die mit ABAQUS-Software erstellt wurden. Zu den zentralen Themen zählen die theoretische Ableitung der Durchbiegung an Spannmitten- und Lastpunkten, der Aufbau und die Analyse von 3D-FEM-Modellen sowie der Vergleich von Lastdurchbiegekurven aus beiden Methoden. Die Ergebnisse zeigen, dass theoretische Formulierungen zwar zeitsparend und effektiv für das vorläufige Design sind, FEM jedoch detailliertere und genauere Analysen liefert, insbesondere unter hohen Belastungen und komplexen Spannungsverteilungen. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die kombinierte Anwendung beider Methoden ein umfassendes Verständnis des Verhaltens des Strahls bietet, wobei theoretische Modelle innerhalb normaler Arbeitslastbereiche zuverlässig sind und FEM tiefere Einblicke in nichtlineare Effekte und Versagensmechanismen bietet.

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   7. Micromechanical Analysis of Variable Angle Tow Composites Considering Uncertainties in Constituents

      Trang Le, Luan Trinh, Daniela Butan, Paul Leahy, Paul Weaver

      Dieses Kapitel beschäftigt sich mit der mikromechanischen Analyse von Verbundwerkstoffen mit variablem Winkel (Variable Angle Tow, MwSt.) und konzentriert sich dabei auf die Auswirkungen von Unsicherheiten in den Bestandteigenschaften auf ihre mechanische Leistung. Die Studie verwendet verschiedene Modellierungstechniken, darunter Mischungsregeln, Halpin-Tsai, Mori-Tanaka und repräsentative Volumenelemente (RVE), die in Ansys Material Designer entwickelt wurden, um die elastischen Module von Verbundwerkstoffen vorherzusagen. Es untersucht die Auswirkungen von Veränderungen des Young's Matrix- und Fasermoduls auf unidirektionale (UD-) Verbundwerkstoffe und Mehrwertsteuerverbundwerkstoffe und bewertet die Fähigkeit mechanischer Modelle und Finite-Elemente-Modelle, den Young' s Faserverbundmodul zu berechnen. Die Forschung untersucht auch die Beziehung zwischen der konstituierenden Variation und dem VAT Young-Modul mithilfe von Response Surface Methodik und Monte Carlo-Simulationen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Ansys RVE-Modelle und die Mischungsregel den longitudinalen Young-Modul (E1) von UD-Faserverbundwerkstoffen präzise vorhersagen, während die modifizierte Mischungsregel (MROM) weniger genaue Ergebnisse für den transversalen Young-Modul (E2) liefert. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die Ungewissheit der Module der Bestandteile wenig Einfluss auf den Längsmodul (Ex) hat, wenn die Faserwinkel zwischen 20 ° und 90 ° liegen, und dass Variationen des Fasermoduls Young mehr als die Matrix zur Ungewissheit von E1 beitragen, während die Ungewissheit von E2 von der Matrix dominiert wird. Diese umfassende Analyse bietet wertvolle Einsichten in die mechanischen Eigenschaften von Mehrwertsteuerverbundwerkstoffen und die Auswirkungen konstitutioneller Unsicherheiten auf ihre Leistungsfähigkeit.

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   8. Navier Solution for Static Behavior Analysis of Smart FGP Beams on Pasternak Elastic Medium and Subjected to Electro-Mechanical Loads

      Do Minh Duc, Le Cao Tuan, Tran Quang Hung, Tran Minh Tu

      Dieses Kapitel befasst sich mit der statischen Verhaltensanalyse intelligenter, funktionell abgestufter poröser (FGP) Träger mit piezoelektrischen Flächen, die auf einem elastischen Medium von Pasternak aufliegen und elektromechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Die Studie verwendet die Navier-Lösung, einen neuartigen analytischen Ansatz, um Durchbiegung und Spannungsverteilung in diesen fortgeschrittenen Strukturen zu untersuchen. Schlüsselthemen sind die einzigartigen Eigenschaften von Metallschäumen und piezoelektrischen Materialien, die Integration dieser Materialien zu intelligenten Strukturen und die Formulierung variierender Energiebegriffe und Regelgleichungen. Das Kapitel stellt auch numerische Beispiele und parametrische Untersuchungen vor, die den Einfluss von Eingangsspannung, Porositätskoeffizient und Fundamentsteifigkeit auf Strahldurchbiegung und axiale Spannung hervorheben. Die Schlussfolgerungen betonen das Potenzial elektrischer Lasten zur Verringerung von Durchbiegung und Stress in intelligenten FGP-Strahlen, was bemerkenswerte Auswirkungen auf Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Automobil und Biomedizin hat.

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   9. Numerical Analysis of Plant-Root-Reinforced Slope in Go Cong, Tien Giang, Vietnam

      Hung Quoc Nguyen, Bao Duy Nguyen, Hieu Duy Dinh, Thai Quoc Trinh, Viet Hoang Huu Nguyen, Nghia Trong Le, Kien Trung Nguyen

      Dieses Kapitel vertieft sich in die numerische Analyse der Hangstabilität in der Stadt Tan Hoa, Go Cong District, Provinz Tien Giang, Vietnam, wobei der Schwerpunkt auf den Befestigungsfähigkeiten verschiedener Pflanzenarten liegt. Die Studie nutzt fortgeschrittene Modellierungstechniken, einschließlich der φ-c-Reduktionsmethode und der Finite-Elemente-Analyse mittels PLAXIS-Software, um die Auswirkungen der Vegetation auf Sicherheitsfaktoren in Hanglagen zu bewerten. Schlüsselergebnisse zeigen, dass Pflanzenwurzeln den Zusammenhalt des Bodens signifikant steigern und damit die Hangstabilität erhöhen. Die Studie untersucht die Auswirkungen verschiedener Pflanzenarten wie Artemisia, Rosmarinus, Stipa und Eukalyptus in verschiedenen Tiefen und Hangkonfigurationen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Vegetation den Sicherheitsfaktor (FoS) im Allgemeinen verbessert, die Effektivität jedoch mit der Hanghöhe und dem Neigungswinkel variiert. Insbesondere das Spita-Gras zeigt aufgrund seines dichten Fasersystems eine beträchtliche verstärkende Wirkung, während Eukalyptusbäume trotz ihrer tiefen Wurzeln aufgrund ihres großen Eigengewichts das FoS negativ beeinflussen können. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die Vegetation eine effektive und ökologisch nachhaltige Methode zur Hangstabilisierung ist, aber ihre Wirksamkeit nimmt mit zunehmendem Hangwinkel und steiler Höhe ab, was zusätzliche technische Lösungen unter gefährlicheren Bedingungen erfordert.

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   10. Theoretical Solution of the Timoshenko Beam Layed on the Foundation Subjected to Dynamic Load

       Thuy-Duоng Lе, Lе-Hung Trаn

       Dieses Kapitel vertieft sich in die theoretische Modellierung von Eisenbahnschienen, wobei der Schwerpunkt auf dem dynamischen Verhalten unter verschiedenen Belastungsbedingungen liegt. Es wird ein analytischer Ansatz eingeführt, der die gekoppelte Interaktion zwischen parallelen Schienen berücksichtigt, wobei die Frequenzdomänenanalyse das Gleisunterstützungssystem darstellt. Das Kapitel vergleicht das entwickelte Modell mit etablierten theoretischen Ergebnissen und hebt seine Genauigkeit und Recheneffizienz hervor. Zu den Schlüsselthemen gehören die Gleichungen für die vertikale Verschiebung, die Modellierung der Gleisbeläge und die dynamische Reaktion des Gleissystems. Das Kapitel schließt mit einer Diskussion über das Potenzial zukünftiger Verbesserungen, wie etwa die Einbeziehung dynamischer Rad-Schiene-Kontaktkräfte, um Oberflächenunregelmäßigkeiten zu berücksichtigen. Diese detaillierte Untersuchung bietet wertvolle Einblicke in die Dynamik der Eisenbahn und die Erzeugung von Rollgeräuschen, was sie zu einer entscheidenden Lektüre für Fachleute auf diesem Gebiet macht.

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   11. Investigate the Influenced Parameters for Exterior RC Joint Behavior by ABAQUS

       Viet-Phuong Nguyen, T. T. Tran

       Dieses Kapitel befasst sich mit der kritischen Rolle von äußeren Stahlbetonfugen (RC-Verbindungen) in momentresistenten Rahmen und konzentriert sich auf den Einfluss verschiedener Parameter auf ihr Verhalten unter monotoner Belastung. Die Studie verwendet ABAQUS-Software, um über dreißig äußere RC-Fugenmuster zu modellieren und die Auswirkungen von Betonfestigkeit, Bewehrungsverankerungslänge, Verankerungsform und dem Vorhandensein von Steigbügeln innerhalb der Fugenplatte zu untersuchen. Schlüsselergebnisse zeigen, dass die Zugabe von Balken- oder Säulenbügeln zwar nur einen minimalen Effekt auf die Verformung der Fugen hat, die Erhöhung der Betonfestigkeit jedoch die ultimativen Last- und Verformungseigenschaften deutlich verbessert. Die Verankerungslänge der Bewehrung hat einen vernachlässigbaren Einfluss auf das Fugenverhalten, wenn sie bestimmte Standards erfüllt. Insbesondere die Form der Bewehrungsverankerung kann das Verbindungsverhalten zwischen Balken und Säulen beeinflussen, wobei sich "L" -Balken und "enge" Knotenkonfigurationen als effektiver erweisen. Die Studie unterstreicht auch die Notwendigkeit, die Anzahl der Säulenbügel oberhalb der oberen Balkenkante zu erhöhen, um größere Säulendeformationen abzumildern. Diese umfassende Analyse liefert wertvolle Erkenntnisse zur Optimierung der Konstruktion und Leistung externer RC-Verbindungen bei Bauprojekten.

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   12. Numerical Modelling of Densified Wooden Nails in Timber Assemblies Using Abaqus

       N. Le Thuy, T. T. Tran, T. T. Thuy Van, N. Hong Son, N. T. Hanh, N. Hoang Anh

       Dieses Kapitel vertieft sich in die numerische Modellierung verdichteter Holznägel in Holzbaugruppen unter Verwendung von Abaqus, wobei ihr Potenzial als nachhaltige Alternativen zu traditionellen Stahlverbindern hervorgehoben wird. Die Studie konzentriert sich auf die Scherleistung von Holzverbindungen, die mit verdichteten Holznägeln verbunden sind, und vergleicht numerische Ergebnisse mit experimentellen Beobachtungen. Schlüsselthemen sind die Materialeigenschaften von Fichte und Buche, der Finite-Elemente-Modellierungsansatz und die Validierung des Modells durch experimentelle Daten. Die Ergebnisse zeigen die Machbarkeit der Verwendung verdichteter Holznägel und zeigen ihre Fähigkeit, zuverlässige Scherfestigkeit und duktiles Verhalten zu bieten. Diese Forschung unterstützt die Entwicklung nachhaltiger Holzverbindungssysteme und bietet Einblicke in die mechanische Leistungs- und Versagensart dieser umweltfreundlichen Verbindungselemente. Das Kapitel schließt mit Empfehlungen für weitere Forschungen, um die Modellierung der Nagel-Holz-Interaktion zu verfeinern und die langfristige Leistungsfähigkeit zu erforschen.

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   13. Study on the Mechanical Properties of Glued Laminated Timber Members and Performance of Beam-Column Connections

       Tien Thinh Do, Anh Tuan Pham, Manh Toan Ngo, Thuy Van T. Tran, Le Thuy Nguyen

       In diesem Kapitel werden die mechanischen Eigenschaften von Brettschichtholz (GLT) und die Leistungsfähigkeit von Träger-Säulen-Verbindungen untersucht, wobei der Schwerpunkt auf japanischen Zedernholz-Beschlägen und vorgefertigten Stahlbeschlägen liegt. Die Studie bewertet die Scherfestigkeit und Biegefähigkeit von GLT und bestätigt ihre strukturelle Integrität und Tragfähigkeit. Überdies wird die Zuverlässigkeit von Steckverbindern auf Stahlbasis bei der Gewährleistung effektiver Lastübertragung und struktureller Stabilität untersucht. Die Forschungsergebnisse umfassen detaillierte experimentelle Ergebnisse und Vergleiche mit internationalen Standards, die die Eignung von GLT- und Stahlverbindern für den modernen Holzbau belegen. Die Schlussfolgerungen heben die Übereinstimmung des Materials mit dem japanischen Landwirtschaftsstandard (JAS) und die Effektivität der Verbindungen bei der Verbesserung der strukturellen Leistung hervor.

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   14. Effects of Rubber Aggregate and Fiber Carbon on Pervious Concretes

       Nguyen Thi Bich Thuy, Bui Anh Kiet, Tran Dang Truyen, Nguyen Anh Khanh, To Thanh Nhut

       Abstract

       The purpose of this paper is to investigate the effects of rubber aggregate and carbon fiber on basic properties of pervious concrete including compressive strength, porosity, and water permeability coefficient. The rubber aggregate is artificial aggregate made from the combining cement, fly ash, crushed rubber, and water with a ratio of 1:1:0.05:0.25. After 7 days of curing, the rubber aggregate is used to replace limestone by 0, 10, and 20% by volume, the carbon fiber to cement is 0.3%. The tested results show that the compressive strength of pervious concrete is enhanced 27.03% by using 10% of rubber aggregate, especially containing carbon fiber when compared to the controlled concrete. When the rubber aggregate content increases, the compressive strength tends to reduce. The porosity and compressive strength has a well correlation. The use of rubber aggregate leads to a lower water permeability coefficient. The mixture containing 10% rubber aggregate and carbon fiber shows the best properties with the highest compressive strength, the lowest porosity and water permeability coefficient. Therefore, the use rubber aggregate in the pervious concrete is suitable for road surface, sidewalk, or parking lot to avoid flooding in the rain season.

   15. Navier-Based Approach for Static and Vibration Analysis of FGP-Core Sandwich Plates with FG-CNTRC Cross-Ply Laminated Face Sheets

       Thanh-Tung Pham, Hoang-Nam Nguyen, Minh-Tu Tran, Viet-Tam Tran

       Dieses Kapitel befasst sich mit der Statik- und Vibrationsanalyse von Sandwichplatten, die aus einem funktionell abgestuften porösen Kern (FGP) und FG-CNTRC-Verbundplatten bestehen. Die Studie untersucht den Einfluss von Porositätsverteilung, CNT-Verteilungsmustern und Dickenverhältnissen auf die Durchbiegung und Eigenfrequenzen dieser Platten. Schlüsselergebnisse zeigen, dass Porositätskoeffizient und Verteilungstyp die Biegesteifigkeit und die dynamische Reaktion signifikant beeinflussen. Die FG-O-Konfiguration weist die größte Durchbiegung und die geringste Eigenfrequenz aufgrund minimaler Steifigkeit auf, während die FG-X-Konfiguration die geringste Durchbiegung und die höchste Eigenfrequenz aufgrund maximaler Steifigkeit aufweist. Die Analyse beleuchtet auch das komplexe Zusammenspiel zwischen Biegesteifigkeit und Trägheitswiderstand, insbesondere im Zusammenhang mit dem Eigenfrequenzverhalten. Diese Forschungen liefern wertvolle Erkenntnisse zur Optimierung der Konstruktion von Sandwichstrukturen, um die Leistung in verschiedenen industriellen Anwendungen zu steigern.

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   16. Identifying Non-linear Output Frequency Response Functions Using Generalized Associated Linear Equations with Recursive and Coupled Computational Methods

       Wenbo Zhang, Yunpeng Zhu, Liangliang Cheng

       Dieses Kapitel befasst sich mit der Berechnung nichtlinearer Ausgangsfrequenzantwortfunktionen (NOFRFs) unter Verwendung von Generalized Associated Linear Equations (GALEs) mit rekursiven und gekoppelten Rechenmethoden. Es beginnt mit der Einführung der Bedeutung von Frequency Response Functions (FRFs) in der linearen Systemanalyse und ihrer Ausweitung auf nichtlineare Systeme durch die Volterra-Reihentheorie. Das Kapitel beleuchtet die Grenzen konventioneller Methoden wie der Least-Squares-Methode (LSM) und führt GALEs als Lösung für diese Mängel ein. Zwei Berechnungsmethoden, die Recursive Computational Method (RCM) und Coupled Computational Method (CCM), werden für die Lösung von GALEs vorgeschlagen. Im Kapitel werden diese Methoden, einschließlich ihrer Rechenschritte und Algorithmen, detailliert erläutert. Eine Fallstudie über ein polynomes NDE-Modell vierter Ordnung zeigt die Anwendung dieser Methoden und vergleicht ihre Genauigkeit und Effizienz. Die Ergebnisse zeigen, dass beide Methoden zwar konsistente NOFRFs niedriger Ordnung hervorbringen, CCM jedoch aufgrund weniger Interpolationsfehler präzisere NOFRFs hoher Ordnung liefert. Dieses Kapitel schließt mit der Betonung des Potenzials von GALEs zur Analyse schwach nichtlinearer Systeme mit mehreren Freiheitsgraden.

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   17. Buckling Reliability of Composite Cylindrical Shells for Hydrogen Storage: Influence of Stacking Sequence and Material Property Variability

       Luan Trinh, Trang Le, Javier Sanz-Corretge, Thanh-Dam Pham, Van-Nguyen Dinh, Paul Leahy, Paul Weaver

       Dieses Kapitel befasst sich mit der knickenden Zuverlässigkeit zylindrischer Verbundschalen, die für Wasserstoffspeicheranwendungen von entscheidender Bedeutung sind. Es untersucht, wie unterschiedliche Stapelfolgen (Z32 und Z33) und Variabilität der Materialeigenschaften das Knickverhalten beeinflussen. Die Studie validiert analytische Vorhersagen gegen Abaqus-Simulationen und verwendet Monte-Carlo-Analysen, um die Auswirkungen der Variabilität von Fasern und Matrixmodulen zu bewerten. Schlüsselergebnisse zeigen, dass die Z33-Stapelsequenz in Bezug auf Knickfestigkeit Z32 durchweg übertrifft, insbesondere unter Variabilität des Matrixmoduls. Die Studie unterstreicht die Bedeutung einer optimierten Laminatkonstruktion und Materialqualitätskontrolle, um die zuverlässige Funktion von Verbunddruckbehältern unter variablen Betriebsbedingungen zu gewährleisten. Fachleute erhalten Einblicke in die entscheidende Rolle der Stapelreihenfolge und Materialvariabilität bei der Konstruktion leichter, hochfester Strukturen, was dieses Kapitel zu einer wertvollen Ressource macht, um ihr Verständnis von Verbundwerkstoffen und ihrer Zuverlässigkeit zu verbessern.

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   18. Static Analysis of Carbon Nanotube Reinforced Solid Plate by Using Isogeometric Analysis

       Binh Khanh Ngo, Khuong D. Nguyen

       Dieses Kapitel befasst sich mit der statischen Analyse kohlenstoffnanoröhrchenverstärkter Festkörperplatten mithilfe der isogeometrischen Analyse (IGA), einer leistungsstarken numerischen Technik, die NURBS-Formfunktionen für präzise geometrische Darstellung und verbesserte Lösungskontinuität nutzt. Die Studie konzentriert sich auf die Konvergenzfähigkeit von IGA und zeigt, dass übergeordnete NURBS-Basisfunktionen selbst bei groben Maschen eine schnelle Konvergenz und hohe Lösungsgenauigkeit erzielen. Sie befasst sich auch mit dem Problem der Schersicherung, einer häufigen Herausforderung traditioneller Methoden, und bietet durch den Einsatz von IGA eine robuste Lösung. Die Forschung untersucht das statische Verhalten von FG-CNTRC-Quadratplatten unter verschiedenen Randbedingungen und vergleicht die Ergebnisse mit denen, die mit Hilfe der Scherdeformationstheorie erster Ordnung und Ansys-Lösungen erzielt wurden. Die Ergebnisse unterstreichen die Wirksamkeit von IGA für die Modellierung fester FG-CNTRC-Strukturen und ebnen den Weg für zukünftige dynamische Analysen, Knickstudien und nichtlineares Verhalten CNT-verstärkter Verbundwerkstoffe.

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   19. Limit State of Elastic Strip Under Combined Loading

       Vuong Pham Ngoc, S. Yu. Gridnev, Thuy Van Tran Thi, N. V. Minaeva, M. M. Korotkov

       Dieses Kapitel vertieft die kritischen Grenzzustände von elastischen Bändern unter kombinierter Belastung und konzentriert sich auf die Bedingungen, die zu Stabilitätsverlusten und übermäßigen Verformungen führen. Die Studie präsentiert ein mathematisches Modell zur Analyse des Spannungszustandes eines Streifens, der aus einem heterogenen Material besteht und sowohl physikalische als auch geometrische Unvollkommenheiten berücksichtigt. Er untersucht die kontinuierliche Abhängigkeit der Lösung von anfänglichen Parametern, die für die Erhaltung der strukturellen Integrität entscheidend sind. Die Analyse umfasst verschiedene Szenarien wie unterschiedliche Querschnittsdimensionen und Druckkräfte und vergleicht die Ergebnisse mit früheren Forschungsergebnissen. Das Kapitel schließt mit der Hervorhebung der Bedeutung dieser Erkenntnisse für die Gestaltung zuverlässiger und sicherer Strukturen, um sicherzustellen, dass sie den Betriebs- und Sicherheitsanforderungen genügen. Die detaillierten Diagramme und Vergleiche liefern wertvolle Einblicke in das Verhalten elastischer Bänder unter unterschiedlichen Belastungsbedingungen und machen diese Studie für Fachleute aus dem Bauingenieurwesen und der Werkstoffwissenschaft unverzichtbar.

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   20. Load-Bearing Capacity of Reinforced Concrete Beams with Corroded Longitudinal Rebars

       Vu Hiep Dang, Phan Duy Nguyen, Nam Nguyen Van, The Anh Le

       Dieses Kapitel geht dem kritischen Problem der Stahlkorrosion in Stahlbetonkonstruktionen nach, die ihre Haltbarkeit und strukturelle Integrität erheblich beeinträchtigt. Die Studie konzentriert sich auf die Entwicklung und Validierung zweier Prognosemodelle zur Abschätzung der Tragfähigkeit korrodierter Stahlbetonträger. Das erste Modell verwendet ein künstliches neuronales Netzwerk (ANN), das über den Fehler-Rückpropagations-Algorithmus trainiert wird, während das zweite Modell einen semi-empirischen Ansatz darstellt, der auf der Analyse von Strahlschnitten beruht. Das ANN-Modell, das die höchste Genauigkeit erreichte, berücksichtigt verschiedene Eingabeparameter wie Balkengeometrie, Betonfestigkeit, Bewehrungsfläche, Streckgrenze der Bewehrung und einen neu eingeführten Korrosionsindex. Das semi-empirische Modell andererseits bietet Ingenieuren eine schnellere und bequemere Vorhersagemethode. Die Studie identifiziert auch die einflussreichsten Parameter, die das verbleibende Endbiegemoment der Träger beeinflussen, darunter die Längsbewehrungsfläche, die Höhe des Trägerquerschnitts, den Korrosionsindex und die Druckfestigkeit des Betons. Die Ergebnisse unterstreichen die Wirksamkeit von maschinellen Lernmodellen bei der Erfassung der statischen Leistungsfähigkeit korrodierter Stahlbetonträger und liefern wertvolle Erkenntnisse für praktische technische Anwendungen.

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   21. Modeling Truss Structures with Initial Length Imperfections Using Hybrid Finite Element Approach

       Thuy Van Tran Thi, Tien Dao Ngoc, Bich Quyen Vu Thi

       Dieses Kapitel vertieft sich in die dynamische Analyse von Fachwerkkonstruktionen und konzentriert sich auf die Auswirkungen von anfänglichen Längenunvollkommenheiten unter harmonischer Belastung. Die Studie führt einen hybriden Finite-Elemente-Ansatz ein, der sowohl Verschiebungen als auch interne Kräfte als primäre Unbekannte behandelt und eine genauere und effizientere Lösung für nichtlineare dynamische Probleme bietet. Zu den Schlüsselthemen gehören die Auswirkungen von anfänglichen Längenunvollkommenheiten auf die Fachwerkdynamik, die Formulierung dynamischer Gleichungen und die Implementierung eines inkremental-iterativen Lösungsalgorithmus. Die Studie vergleicht Fachwerke mit und ohne Unvollkommenheiten und zeigt signifikante Unterschiede bei den axialen Kräften und Verschiebungen auf. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass anfängliche Längenunvollkommenheiten eine entscheidende Rolle für das dynamische Verhalten von Fachwerkbindern spielen, und betont die Bedeutung, diese Unvollkommenheiten in der Konstruktion und Analyse zu berücksichtigen. Durch die direkte Einbeziehung von anfänglichen Längenunvollkommenheiten in die Elementmatrizen vereinfacht die Finite-Elemente-Hybrid-Methode die Formulierung und den Berechnungsalgorithmus und stellt ein robustes Werkzeug zur Simulation und Untersuchung nichtlinearer dynamischer Reaktionen unvollkommener Fachwerkstrukturen dar.

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