This paper presents a numerical study on the performance of reinforced concrete (RC) bridge structures subjected to heavy goods vehicle (HGV) collision. The objectives of this study are to investigate the dynamic response and failure modes of different types of bridges under impact loading as well as to give an insight into the simplified methods for modeling bridge structures. For this purpose, detailed finite-element models of HGV and bridges are established and verified against the full-scale collision experiment and a recent traffic accident. An intensive parametric study with the consideration of vehicle weight, vehicle velocity, structural type, simplified methods for modeling bridges is conducted; then the failure mode, impact force, deformation and internal force distribution of the validated bridge models are discussed. It is observed that the structural type has a significant effect on the force-transferring mechanism, failure mode and dynamic response of bridge structures, thus it should be considered in the anti-impact design of bridge structures. The impact force of HGV is mainly determined by the impact weight, impact velocity and contact interface, rather than the simplification of the superstructure. Furthermore, to reduce the modeling and computing cost, it is suggested to utilize the simplified bridge model considering the inertial effect of the superstructure to evaluate the structural impact behavior within a reasonable precision range.
A prediction of binary droplets collision is important in the formation of falling drops and the evolution of sprays. The droplet velocity, impact parameter and drop-size ratio have influence on the interaction of the droplets. By the effect of these parameter, the collision processes are generated with the complicated phenomena. The droplet collision can be classified into four interactions such as the bouncing, coalescence, reflexive separation and stretching separation. In this study, the two-phase flow of the droplet collision was simulated numerically by using the Level Set method. 2D axi-symmetric simulations on the head-on collisions in the coalescence and reflexive separation, and 3D simulation on the off-center collisions in the coalescence and stretching separation were performed. These numerical results showed good agreements with the experimental and analytical results. For tracking the identity of droplets after the collision, transport equation for the volume fraction of the each initial droplet were used. From this, the identities of droplets were analyzed on the collision of droplets having different size.
Objective: The purpose of this study is to present the basic guidelines for preventing human error by measuring and analyzing the risk of collision perceived by the ship operator in the collision risk situation by using Korea Coast Guard patrol ships. Background: In the last 5 years, 97.5% of the causes of ship collision occurred at the sea was caused by human factors. However, the rate of marine accidents due to human error has not been reduced yet. Experiments and researches on the ship operators using the ships in actual operation are rarely performed. Method: Using two K.C.G Ships on the sea, the ship measured by 30 persons who are the subject of the ship (ship operator) when both ships approach and the relative distance gradually decreases in four encounter situations, perceived ship collision risk (PSCR) data were analyzed by statistical analysis. Results: The age and boarding career of the ship operator in the situation of ship collision risks encountered a negative impact on perceived collision risk in all four opposing encounter situations S1 ($000^{\circ}$), S2 ($045^{\circ}$), S3 ($090^{\circ}$) and S4 ($135^{\circ}$) respectively. That is, the higher the age of the ship operator, the lower the perceived risk of collision and the lower the age, the higher the risk of collision. Also, there was a difference between the average of group A (20~30 years) and group B (40~50 years) according to age of the ship operators at $000^{\circ}$, $045^{\circ}$ and $090^{\circ}$ and there was no difference at $135^{\circ}$. The mean difference of the experience of boarding career was also significantly different between group A (less than 4 years) and group B (more than 5 years), but there was no significant difference at $135^{\circ}$. Conclusion: The results showed that age and boarding career of the ship operators had negative impact on perceived collision risk and there was a difference in perceived risk of collision according to age and abundance of boarding career. As a result, by focusing on the ship operators who are in the age group of 20~30 years old and have less than 4 years of experience in boarding the ship. It is expected that the effect of prevention of marine accidents can be expected by avoiding collision avoidance. Application: The results of this study can be used as policy data of related organizations to prevent human error of ship operators and as training data of training institutes.
In presence of collision between two rigid bodies, they exhibit impulsive behavior to generate physically feasible state. When the frictional impulse is involved, collision resolution can not be easily made based on a simple Newton's law or Poisson's law, mainly due to possible change of collision mode during collision, For example, sliding may change to sticking, and then sliding resumes. We first examine two conventional methods: the method of mode evolution by differential equation, and the other by linear complementarity programming. Then, we propose a new method for mode evolution by solving only algebraic equations defining mode changes. Further, our method attains the original nonlinear impulse cone constraint. The numerical simulation will elucidate the advantage of the proposed method as an alternative to conventional ones.
Park, Jeong-Hun;Yu, Hong-Hui;Yang, Hyeon-Ik;Hwang, Yo-Ha
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.24
no.2
s.173
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pp.535-542
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2000
This paper presents a method for the dynamic analysis of constrained multibody systems undergoing abrupt collision. The proposed method uses a longer time interval to check collision than that of c onventional method. This reduces the computational effort significantly. To calculate collision points on two colliding rigid bodies, one may introduce constraints of contact. However, this causes reduction of degree of freedom and difficulty of numerical analysis. The proposed method can calculate collision points without above mentioned problems. Three numerical examples are given to demonstrate the computational efficiency and the usefulness of the proposed method.
Described in this paper is the result of a study on collision analysis of TGV-K using 1-dimensional model for crashworthy design. Crashworthy design of the front end is very important because majority of the impact energy (more than 70%) is absorbed by the crush of the front end when the train is collided with an obstacle like a tank lorry. Guideline for the crashworthy design can be described from the collision analysis of the whole train using a 1-dimensional model. Since the headstock of TGV-K is not designed in a crashworthy point of view, a conceptual design of the headstock to improve crashworthiness is suggested and evaluated using 1-dimensional collision analysis. The suggested design, which adopts an energy absorber and a crashworthy headstock, shows a good behaviour on the accident scenario of SNCF (collision at 110 km/h against a movable rigid mass of 15 ton).
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.17
no.12
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pp.129-136
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2000
In the frontal collision the spot welded hat-shaped section side member is the fundamental structure for automobiles and has a great amount of absorbing capacity. For this reason LS-DYNA3D has been used for analyzing impact collapse characteristics on hat shaped section member with respect to the valuables; thickness, width ratio and spot weld potch on impact load(7.19m/sec, 1034J). By comparing the results from simulation and the experimental results, the utilization of simulation has been certified.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.27
no.1
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pp.76-81
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2003
The purpose of this study is to analyze the collapse characteristics of widely used spot welded section members coated damping material Y1000 and to develop an analysis method for acquiring exact collapse loads and energy absorption ratio. Hat-shaped thin-walled members have the biggest energy absorbing capacity in a front-end collision. The sections were tested on quasi-static and impact loads. Specimens with two type thickness, width ratio and spot weld pitch on the flange have been tested in impact velocities(6.73n0sec and 7.54n1sec) which imitate a real-life car collision. As a result, it was developed the system for acquiring impact energy absorbing characteristics of structure united thin-walled member and damping materials.
Reliable and accurate method of computationally aided design processes of advanced thin walled structures in automotive industries are much essential for the efficient usage of smart materials, that possess higher energy absorption in dynamic compression loading. In this paper, most versatile components i.e., thin walled crash tubes with different geometrical profiles are introduced in view of mitigating the impact of varying cross section in crash behavior and energy absorption characteristics. Apart from the geometrical parameters such as length, diameter and thickness, the non-dimensionalized parameters of average forces which control the plastic bending moment for varying thickness has explored in view of quantifying its impact on the crashworthiness of the structure. The explicit finite element code ABAQUS is utilized to conduct the numerical studies to examine the effect of parametric modifications in crash behavior and energy absorption. Also the simulation results are experimentally validated. It is evident that the circular cross-sectional tubes are preferable as high collision impact shock absorbers due to their ability in withstanding axial and oblique impact loads effectively. Furthermore, the specific energy absorption (SEA), crash force efficiency (CFE), plastic bending moment, peak force responses and its impact for optimally tailoring a design to cater the crashworthiness requirements are investigated. The primary outcome of the study is to provide sufficient information on circular tubes for the use of energy absorbers where impact oblique loading is expected.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.10
no.3
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pp.367-375
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2018
The present paper considers the contact between energy-saving device of ice-class vessel and ice block. The main objective of this study is to clarify the tendency of the ice impact force and the structural response as well as interaction effects of them. The contact analysis is performed by using LS-DYNA finite element code. The main collision scenario is based on Finnish-Swedish ice class rules and a stern duct model is used as an energy-saving device. For the contact force, two modelling approaches are adopted. One is dynamic indentation model of ice block based on the pressure-area curve. The other is numerical material modelling by LS-DYNA. The authors investigated the sensitivity of the structural response against the ice contact pressure, the interaction effect between structure and ice block, and the influence of eccentric collision. The results of these simulations are presented and discussed with respect to structural safety.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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