The design for cold extrusion dies is very important, because the die insert is subjected to very high radial and hoop stresses. The design of cold extrusion dies has many constrained conditions. In this paper, the used assumptions are such that the yield strength of each ring is selected according to the allowable tensile or compressive hoop stress in each ring and the maximum allowable inner pressure, when yielding occurs in one ring of the dies, is obtained by the proposed equation. In order to obtain design variables, such as diameter ratios and interferences, using the maximum inner pressure, the flexible tolerance method was used for shrink-fitted thick-walled cylinders. ANSYS APDL was used to perform the repeated analysis of deformation of the dies due to the variation of the design variables. The response surface methodology is utilized to analyze the relationship between the design variables and the maximum radial displacement of the die insert during extrusion. From the results, it is found that outer diameter of the die insert has the largest effect on the minimization of maximum radial displacement at the inner surface of the dies.
A genetic algorithm-based minimum weight design method is presented for steel frames containing composite beams, semi-rigid connections and column bases. Genetic Algorithms carry out optimum steel frames by selecting suitable profile sections from a specified list including 128 W sections taken from American Institute of Steel Construction (AISC). The displacement and stress constraints obeying AISC Allowable Stress Design (ASD) specification and geometric (size) constraints are incorporated in the optimization process. Optimum designs of three different plane frames with semi-rigid beam-to-column and column-to-base plate connections are carried out first without considering concrete slab effects on floor beams in finite element analyses. The same optimization procedures are then repeated for the case of frames with composite beams. A program is coded in MATLAB for all optimization procedures. Results obtained from the examples show the applicability and robustness of the method. Moreover, it is proved that consideration of the contribution of concrete on the behavior of the floor beams enables a lighter and more economical design for steel frames with semi-rigid connections and column bases.
Multi-disciplinary optimization design concept can provide a solution to many engineering problems. In the field of structural analysis, much development of size or topology optimization has been achieved in the application of research. This paper demonstrates an optimum design of a multi-layer cylindrical tube which behaves thermoelastically. A multi-layer cylindrical tube that has several different material properties at each layer is optimized within allowable stress and temperature range when mechanical and thermal loads are applied simultaneously. To analyze these problems using an efficient and precise method, the optimization theories are adopted to perform thermoelastic finite element analysis.
In this study, the joint part of non-welding composite pile is investigated by a three dimensional finite element analysis. Special attention is given to the overall stress distribution under lateral, axial and tensional load conditions. Through comparisons with allowable stress of materials, a simple method is proposed to estimate the ultimate load condition of joint part. The appropriate design method is suggested and highlighted through the numerical analysis.
This study presents optimum design of plane steel bridges considering corrosion effect by using teaching-learning based optimization (TLBO) method. Optimum solutions of three different bridge problems are linearly carried out including and excluding corrosion effect. The member cross sections are selected from a pre-specified list of 128 W profiles taken from American Institute of Steel Construction (AISC). A computer program is coded in MATLAB to carry out optimum design interacting with SAP2000 using OAPI (Open Application Programming Interface). The stress constraints are incorporated as indicated in AISC Allowable Stress Design (ASD) specifications and also displacement constraints are applied in optimum design. The results obtained from analysis show that the corrosion effect on steel profile surfaces causes a crucial increase on the minimum steel weight of bridges. Moreover, the results show that the method proposed is applicable and robust to reach the destination even for complex problems.
A procedure of free span and fatigue analysis of offshore pipelines was made per DNV-RP-F105, 2002. The new method includes the axial force and deflection load in pipelines. The screening criteria were used to calculate the allowable span lengths. The screening criteria allow small amplitudes of vortex-induced vibration due to wave and current loading. However, the induced pipe stress is very small and usually below the limit stress of a typical S-N curve. A simplified method was established to calculate the fatigue damage due to long-term current distribution. The long-term current statistics was assumed with a 3-parameter Weibull distribution. The fatigue damage was estimated for the span lengths obtained from the screening criteria for various conditions. Sample calculations show the effect of axial force for various boundary conditions.
It studies the non-structural crack factors that are produced in Steel Box Girder Bridge concrete floor plate using analytical method. It mainly studies humidity and design standard of concrete strength. It used MIDAS CIVIL Ver 5.4.0, a general structure analysis program that applies drying shrinkage rate of domestic road bridge design standard and standard value of creep coefficient, CEF-FIP standard equation and ACI standard equation from the aspect of creep, drying shrinkage and hydration heat to see the effect of the two factors on concrete crack and found the following result. The analytical results of this study showed that the initial stress, which was obtained by ACI standard, exceeds the allowable tensile stress between 5 to 18 days. This result means that even if a bridge is designed and constructed according to design standard, the bridge can have cracks due to various variables such as drying shrinkage, hydration heat and creep that produce stress in slab.
Mehmet Hanifi Dogru;Ibrahim Gov;Eyup Yeter;Kursad Gov
Structural Engineering and Mechanics
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제88권4호
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pp.369-377
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2023
In this study, previously developed algorithm is used for Optimization of hybrid composite plates using Tsai-Wu criteria. For the stress-based Design Optimization problems, Von-Mises stress uses as design variable for isotropic materials. Maximum stress, maximum strain, Tsai Hill, and Tsai-Wu criteria are generally used to determine failure of composite materials. In this study, failure index value is used as design variable in the optimization algorithm and Tsai-Wu criteria is utilized to calculate this value. In the analyses, commonly used design domains according to different hybrid orientations are optimized and results are presented. When the optimization algorithm was applied, 50% material reduction was obtained without exceeding allowable failure index value.
KS F 3020-침엽수구조용재 기준에 따라 국산 소나무(Pinus densiflora) $38{\times}140{\times}3600mm$ 구조용 제재목 365개에 대하여 기계등급구분을 실시하고, 휨허용응력을 산출하여 현재 적용되는 KS기준허용응력과 비교 분석하였다. 휨허용응력 계산을 위하여 5% 휨강도 하한값을 75% 신뢰수준의 비모수적 방법, 2-parameter 그리고 3-parameter Weibull 분포를 가정한 모수적 방법, 휨강도-휨탄성계수 직선회귀 방법, 총 4가지 분석방법을 사용하여 결정하였다. 기계등급 E8, E9, E10 만이 비모수적 방법의 통계 처리가 가능한 자료 수를 얻었으며, 휨강도-휨탄성계수 직선회귀 방법은 이론적으로 모든 등급에 대한 5% 하한값 결정이 가능함을 보여주었다. 결정된 등급별 휨허용응력은 기준허용응력에 비하여 모두 낮은 값을 나타내었으며 이것은 과소설계의 위험성이 있는 것으로 현행 기계등급구분체계의 문제점으로 파악되었다. 이러한 문제는 구조설계 신뢰성과 관련하여 반드시 개선되어야 할 것으로, 휨강도-휨탄성계수 조합 등급 도입이 필요할 것으로 생각되었다.
본 연구는 수중 및 여가활동에 대한 수요 증가에 따른 다이버들을 위한 보트의 구조 건전성에 관한 것이다. 대상 선박은 선체 중앙부에 Moon Pool 구조를 갖추고 있는 소형 쌍동선이며, 연구수행은 ISO Rule 기반의 허용응력 산정을 통한 유한요소 해석법을 이용하여 연구를 수행하였다. 연구수행 방법은 ISO 12215-5와 TC118.1225-7에서 정의하고 있는 계수를 산정하고, 종방향굽힘 모멘트, 비틀림 모멘트, 선저슬래밍 하중 등을 적용하여 ISO 기준과 허용응력 설계법(ASD)에 의한 적합성 여부를 판정하고 유한요소해석(FEA)를 활용한 극한강도 설계법을(LFRD)를 적용하여 수행하였다. 연구결과 문풀형 구조를 가진 선박도 ISO규정, KR규정을 적용하여 설계시 구조적 건전성을 확보하는 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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