Kim, S.H.;Cho, J.R.;Choi, J.H.;Ryu, S.H.;Jeong, W.B.
Interaction and multiscale mechanics
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v.5
no.1
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pp.75-90
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2012
This paper investigates the effects of sports ground materials on the transfer characteristics of the landing impact force using a coupled foot-shoe-ground interaction model. The impact force resulting from the collision between the sports shoe and the ground is partially dissipated, but the remaining portion transfers to the human body via the lower extremity. However, since the landing impact force is strongly influenced by the sports ground material we consider four different sports grounds, asphalt, urethane, clay and wood. We use a fully coupled 3-D foot-shoe-ground interaction model and we construct the multi-layered composite ground models. Through the numerical simulation, the landing impact characteristics such as the ground reaction force (GRF), the acceleration transfer and the frequency response characteristics are investigated for four different sports grounds. It was found that the risk of injury, associated with the landing impact, was reduced as the ground material changes from asphalt to wood, from the fact that both the peak vertical acceleration and the central frequency monotonically decrease from asphalt to wood. As well, it was found that most of the impact acceleration and frequency was dissipated at the heel, then not much changed from the ankle to the knee.
Structural members commonly employed in marine and off-shore structures are usually fabricated from plates and shells. Collision of this class of structures is usually modeled as plate and shell structures subjected to dynamic impact loading. The understanding of the dynamic response and energy transmission of the structures subjected to low velocity impact is useful for the efficient design of this type of structures. The transmissions of transient energy flow and dynamic transient response of these structures under low velocity impact are presented in the paper. The structural intensity approach is adopted to study the elastic transient dynamic characteristics of the plate structures under low velocity impact. The nine-node degenerated shell elements are adopted to model both the target and impactor in the dynamic impact response analysis. The structural intensity streamline representation is introduced to interpret energy flow paths for transient dynamic response of the structures. Numerical results, including contact force and transient energy flow vectors as well as structural intensity stream lines, demonstrate the efficiency of the present approach and attenuating impact effects on this type of structures.
It is essential to ensure the safety of spent nuclear fuel (SNF) transport cask in drop situation that is included in transport accident scenarios. The safety of the drop situation is affected by the impact absorption performance of impact limiters. Therefore, when designing an impact limiter, the uncertainty in the material properties that affect the impact absorption performance must be considered. In this study, the material properties of the wood inside the impact limiter were selected as the variables for a parametric study. The sensitivity analysis of the drop response of the SNF transport cask with impact limiter was performed. The minimum wood strength required to prevent a direct collision between the cask and floor was derived from the analysis results. In addition, the plastic strain response was analyzed and strain-based evaluation was performed. Based on this result, the critical values of wood properties that change the impact dynamic characteristics were investigated. Finally, the optimal material properties of wood were obtained to secure the structural safety of the SNF transport cask. The results of this study can contribute to the development of SNF transport cask, thereby ensuring safety in transport accident conditions.
Kim, Jang-Ho Jay;Yi, Na-Hyun;Phan, Duc-Hung;Kim, Sung-Bae;Lee, Kang-Won
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.22
no.4
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pp.535-546
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2010
Recently, the probability of collision accident between vehicles or vessels and infrastructures are increasing at alarming rate. Particularly, collision impact load can be detrimental to sub-structures such as piers and columns. The damaged pier from an impact load of a vehicle or a vessel can lead to member damages, which make the member more vulnerable to impact load due to other accidents which. In extreme case, may cause structural collapse. Therefore, in this study, the vehicle impact load on concrete compression member was considered to assess the quantitative design resistance capacity to improve, the existing design method and to setup the new damage assessment method. The case study was carried out using the LS-DYNA, an explicit finite element analysis program. The parameters for the case study were cross-section variation of pier, impact load angle, permanent axial load and axial load ratio, concrete strength, longitudinal and lateral rebar ratios, and slenderness ratio. Using the analysis results, the performance based resistance capacity evaluation method for impact load using satisfaction curve was developed using Bayesian probabilistic method, which can be applied to reinforced concrete column design for impact loads.
The safety barrier is installed on road embankment to prevent vehicles from falling into road side slope. Among the safety barrier, flexible guardrails are usually installed. The flexible guardrail generally consists of a protection cross-beam and supporting in-line piles. These guardrail piles are installed nearby slope edge of road embankment because the side area of the road is much narrow. The protection cross-beam absorbs impact energy caused by vehicle collision. The pile-soil interaction also absorbs the rest of the impact energy and then, finally, the flexible guardrail system resists the impact load. This paper aims to investigate the pile-soil interaction subjected to impact load using centrifuge model tests. In this study, a single pile was installed in compacted residual soil and loaded under lateral impact load. An impact loading system was designed and developed available on centrifuge tests. Using this loading system, a parametric study was performed and the parameters include types of loading and ground. Finally, the ultimate bearing capacity of supporting pile under impact load was analyzed using load-displacement curve and soil reaction pressure distributions at ultimate were evaluated and compared with previous studies.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.33
no.1
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pp.25-33
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2020
In this study, parametric analyses are performed using the coupled Eulerian-Lagrangian scheme for the collision behaviors of a vessel and an underwater slope that constitutes part of an artificial protective island. The vessel parameters considered in the analysis are bow angle, stem angle, draft, and impact velocity. The gradient of the slope, the friction coefficient between the bow and the slope, and soil strength are considered as parameters of the slope. For each parameter, the dissipated collision energy and the collision force are estimated from the behavior of the vessel, and the energy dissipation mechanism is identified in terms of the ground deformation. The collision force is assumed as an exponential function, and the effects of the parameters are estimated. As a result, only two parameters, the gradient of the slope and the friction coefficient between the vessel and the soil, can affect the exponential coefficient of the function. The dissipated energy by the soil can thus be estimated adequately. The relationship between the volume of the soil pushed out by the bow and the dissipated collision energy is estimated as a linear function. This relationship is independent of the magnitude of the collision energy, and affected more by the friction coefficient and the soil strength than by the parameters of the vessel.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.28
no.4
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pp.601-609
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2022
Jack-up drilling rigs are mobile offshore platforms widely used in the offshore oil and gas exploration industry. These are independent, three-legged, self-elevating units with a cantilevered drilling facility for drilling and production. A typical jack-up rig includes a triangular hull, a tower derrick, a cantilever, a jackcase, living quarters and legs which comprise three-chord, open-truss, X-braced structure with a spudcan. Generally, jack-up rigs can only operate in water depths ranging from 130m to 170m. Recently, there has been an increasing demand for jack-up rigs for operating at deeper water levels and harsher environmental conditions such as waves, currents and wind loads. All static and dynamic loads are supported through legs in the jack-up mode. The most important issue by society is to secure the safety of the leg structure against collision that causes large instantaneous impact energy. In this study, nonlinear FE -analysis and verification of the requirement against collision for 35MJ recommended by DNV was performed using LS-Dyna software. The colliding ship used a 7,500ton of shore supply vessel, and five scenarios of collisions were selected. From the results, all conditions do not satisfy the class requirement of 35MJ. The loading conditions associated with chord collision are reasonable collision energy of 15M and brace collisions are 6MJ. Therefore, it can be confirmed that the identical collision criteria by DNV need to be modified based on collision scenarios and colliding members.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.11
no.1
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pp.58-66
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2005
Usual human gait can be modeled as continual impact phenomenon that happens due to the topological change of the kinematic structure of the two feet. The human being adapts his own control algorithm to minimize the ill effect due to the collision with the environment. In order to operate a Humanoid robot like the human being, it is necessary to understand the physics of the impact and to derive an analytical model of the impact. In this paper, specially, we focus on impact analysis of the kicking motion in playing soccer. At the instant of impact, the external impulse exerted on the ball by the foot is an important property. Initially, we introduce the complete external impulse model of the lower-extremity of the human body and analyze the external impulses for several kicking postures of the lower-extremity. Secondly, a trajectory-planning algorithm of a ball, in which the initial velocity and the launch angle of the ball are calculated for a desired trajectory of the ball, will be introduced. The aerodynamic effect such as drag force and lift force is also considered. We carry out numerical simulation and experimentation to verify the effectiveness of the proposed analytical methodology.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.9
no.5
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pp.509-524
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2017
Experiments and a numerical simulation were conducted to investigate the deformation and impact behavior of a corroded pipe, as corrosion, fatigue, and collision phenomena frequently occur in subsea pipelines. This study focuses on the deformation of the corrosion region and the variation of the geometry of the pipe under impact loading. The experiments for the impact behavior of the corroded pipe were performed using an impact test apparatus to validate the results of the simulation. In addition, during the simulation, material tests were performed, and the results were applied to the simulation. The ABAQUS explicit finite element analysis program was used to perform numerical simulations for the parametric study, as well as experiment scenarios, to investigate the effects of defects under impact loading. In addition, the modified ASME B31.8 code formula was proposed to define the damage range for the dented pipe.
In this study, comparison of theoretical solutions with experimental results is examined through fracture conditions for the case of float glasses subjected static loading. The range of fracture generation limits and critical penetration energies are solved according to the impactor mass under the high velocity, and analytical method of fracture strength and penetration strength are presented. Also, fracture patterns are investigated according to impact velocities. The results obtained from this study are as follows ; 1) Radial cracks are generated from the loading point regardless of plate thickness in the case of the plate subjected to the static loading. In the case of high-speed impact, dimensions of ring cracks become to smaller and length of radial cracks becomes shorter with the rapidity of impact velocity. 2) Kinetic change volume of collision after/before is constant regardless of velocities over the range of critical penetration velocity. 3) Although the same impact energy is working, the critical penetration energy is increased with the shorter of impactor mass. 4) Although the same impact energy is working, the penetration fracture of lighter Impactor mass is generated more than that of heavier impactor mass, and the impulse of lighter impacter mass appear more than that of heavier impactor mass. Therefore, the penetration fracture in the case of greater impulse is generated earlier regardless of the of the dimensions of Impact loading.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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