Crahworthy design of trains is now indispensable procedure in modern railway vehicle design for ensuring the safety of passengers and crew. It is now widely recognized that a more strategic approach is needed in order to absorb higher level energy in a controlled manner and minimize passenger injuries effectively. The first design step in this strategic approach is the design of the front end structure(so called HE extremities) to absorb a large part of total impact energy and then the structure of passengers non-accommodation zones(so called HE extremities) is designed to absorb the rest of impact energy. In this paper, the passengers entrance door area is selected as the LE(low energy) extremities and the design of the LEE was carried out. The main part of LEE design procedures is the design of energy absorbing tubes. For this purpose, the several tube candidates are introduced and compared to each others with numerical crash simulation.
In this study, the failure mode and energy absorption capabilities of a composite shock absorber device, during an emergency landing are evaluated. The prototype has been installed and tested in laboratory simulating an emergency landing test condition. The crash absorber presents an innovative configuration able to reduce the loads transmitted to a helicopter fuselage during an emergency landing. It consists of a composite tailored tube installed on the landing gear strut. During an emergency landing this crash absorber system should be able to absorb energy through a pre-designed deformation. This solution, compared to an oleo-pneumatic shock absorber, avoids sealing checks, very high values of the shock absorber pressure, and results to be lighter, easy in maintenance, inspect and use. The activities reported in this paper have become an attractive research field both from the scientific viewpoint and the prospect of industrial applications, because they offer benefits in terms of energy absorbing, weight savings, increasing the safety levels, and finally reducing the costs in a global sense.
새로운 형식의 기둥인 내부 구속 중공 콘크리트 충전 튜브 기둥(내부 구속 중공 CFT 기둥, ICH CFT column ; Internally Confined Hollow CFT Column)의 내진 성능 평가 실험을 수행하였다. 준정적 실험을 통하여 2가지 종류의 ICH CFT 기둥과 일반 중실 RC 기둥의 내진 성능을 비교 평가 하였다. 각각의 기둥 시험체에 대해 최대 하중과 변위의 관계를 측정하였으며, 이를 바탕으로 연성도, 소산에너지, 등가 감쇠비, 손상 지수가 계산되었다. 실험 결과 ICH CFT 기둥은 중실 RC 기둥에 비해 약 2배의 모멘트에 저항을 하였으며, 에너지의 흡수와 소산에서도 1.5배 정도의 성능을 보여주어, ICH CFT 기둥이 일반 중실 RC 기둥보다 더 뛰어난 성능을 가짐을 보여주었다.
최근 건설구조물에 대한 FRP의 활용에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. FRP는 단위중량당의 강도와 강성이 기존 건설재료인 강재나 콘크리트에 비해 매우 크고, 부식에 대한 저항성이 뛰어나는 등의 여러 가지 물리적, 화학적 장점이 있다. 이러한 장점을 이용하여 FRP 외양관을 단면의 효율성을 극대화할 수 있고 경제성과 경관에 매우 효과가 큰 스트럿을 가진 PSC 박스거더교의 스트럿 부재의 피복재로 적용하고자 한다. 본 논문에서는 스트럿을 가진 PSC 박스거더에 사용되는 FRP 외양관의 적용성을 평가하기 위하여 이와 관련한 FRP 외양관의 시편실험과 FRP로 피복된 콘크리트 부재의 압축실험을 수행하였으며, 실험결과로부터 콘크리트 강도와 에너지 흡수능력 및 연성이 증진되어 스트럿 부재로써 충분한 안전성을 확보할 수 있음을 확인하였다.
Behzadfar, Behnam;Maleki, Ahmad;Yaghin, Mohammad Ali Lotfollahi
Earthquakes and Structures
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제19권4호
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pp.303-313
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2020
Spacious experimental and numerical investigation has been conducted by researchers to increase the ductility and energy dissipation of concentrically braced frames. One of the most widely used strategies for increasing ductility and energy dissiption, is the use of energy-absorbing systems. In this regard, the cyclic behavior of a chevron bracing frame system equipped with multi-pipe dampers (CBF-MPD) was investigated through finite element method. The purpose of this study was to evaluate and improve the behavior of the CBF using MPDs. Three-dimensional models of the chevron brace frame were developed via nonlinear finite element method using ABAQUS software. Finite element models included the chevron brace frame and the chevron brace frame equipped with multi-pipe dampers. The chevron brace frame model was selected as the base model for comparing and evaluating the effects of multi-tube dampers. Finite element models were then analyzed under cyclic loading and nonlinear static methods. Validation of the results of the finite element method was performed against the test results. In parametric studies, the influence of the diameter parameter to the thickness (D/t) ratio of the pipe dampers was investigated. The results indicated that the shear capacity of the pipe damper has a significant influence on determining the bracing behavior. Also, the results show that the corresponding displacement with the maximum force in the CBF-MPD compared to the CBF, increased by an average of 2.72 equal. Also, the proper choice for the dimensions of the pipe dampers increased the ductility and energy absorption of the chevron brace frame.
The reaction characteristics of an integrated reactor with steam reformer and catalytic combustor using anode offgas for high temperature fuel cells such as MCFC and SOFC have been experimentally investigated in the present study. The coupled reactor had a coaxial cylindrical shape, and the inner and the outer tube was packed with combustion catalysts and reforming catalysts, respectively. Thus, the endothermic steam reforming could proceed by absorbing heat from catalytic combustion of anode offgas. Results show that increasing inlet temperature and decreasing excess air ratio increased the reformer temperature, which led to the increase in $H_2$ yield. The reforming performance for SOFC conditions was better than that for MCFC conditions since the composition of flammable components became smaller for MCFC cases. Measured reformate composition under various test conditions correlated well with thermal equilibrium composition.
In this study, a collision simulator for rolling stock that considers the plastic deformation of the car body and the dynamic characteristics of a coupler system was developed using Matlab/Simulink. Normally, a coupler system has functions for both connecting the individual car bodies and absorbing the impact energy. A coupler system is composed of a rubber buffer, hydraulic buffer, and deformation tube elements. The coupler system should protect the car body and prevent damage when the shunt speed is less than 10 km/h, which is the regulation speed based on the safety rule for rolling stock. However, if the shunt speed is greater than 10 km/h, a car body is plastically deformed. Therefore, the modeling of the plastic deformation of a car body should be included in a simulator. This collision simulator can provide the design parameters for a coupler system and car body.
NiTi alloy known as its shape memory effect also has superelastic characteristic, which makes it possible to be elastic under large deformation. Since the tensile strength of the alloy is very high and density is low compared to carbon steel, it can be applied to lightweight structural design. In order to design structures with shape memory alloy, finite element analysis is used and a constitutive algorithm based on Aurrichio's model is added to LS-DYNA as a user subroutine. Explicit time integration and shell element formulation are used to simulate thin-walled structures. The algorithm uses Drucker-Prager type loading condition to calculate martensite volume fraction during the transformation. The implemented algorithm is verified in uni-axial loading condition and martensite phase transformation can be detected well with the algorithm. In this study, as a energy absorbing structure, thin-walled tube is modeled with finite elements and the deformation behavior is studied. Simulation results has shown that the martensite transformation was generated in loading condition. After plastic deformation reached, the load decreases linearly without reverse martensite transformation.
본 연구는 달착륙선의 착륙장치 개발 연구로써 자기효과를 이용한 충격흡수장치를 제안한다. 충격흡수장치는 금속튜브와 피스톤 로드(piston rod), 피스톤 로드를 따라 가진되는 영구자석으로 구성되며 금속튜브와 영구자석사이에 존재하는 자기력과 상대운동에 의해 발생되는 와전류 효과 등의 자기효과를 이용하여 충격에너지를 분산 및 소산시킨다. 또한 자석을 같은 극을 마주보게 배치함으로써 코일 스프링과 유사한 충격흡수 효과를 얻을 수 있다. 이 장치는 구조가 단순하고 오일이나 가스의 사용이 불필요하므로 우주공간에서 사용이 용이하다. 자기 효과를 이용한 충격흡수장치의 감쇠와 스프링 특성을 전자기학 이론과 유한요소해석을 통하여 관찰하고 장치를 설계, 제작하여 실험을 수행한 결과와 비교분석하였다.
본 논문에서는 일체식 교대 교량의 장대화 및 내진성능 향상을 위해 가장 중요한 역할을 하는 교대-H형 강말뚝 연결부의 성능을 향상시키기 위하여 기존의 연결부의 균열형상을 파악하고, 이를 기반으로 새로운 형태의 연결부를 제안하기 위하여 철근을 활용하여 강성을 증가시키는 방법과 강말뚝의 형상을 개선하여 연성을 개선시키는 방법을 모색하였다. 먼저, 기존 연결부의 성능을 향상시키기 위하여 연결부 주변에 PennDOT에 규정된 철근상세와 나선철근의 배치와 HSS 튜브를 사용하였으나, PennDOT의 철근 상세와 HSS 튜브는 연결부의 성능을 향상시키지 못 했으나, 나선철근은 균열을 효과적으로 차단시키는 것을 확인할 수 있었다. 하지만, 철근의 구속효과로 인해 강말뚝의 저항력이 변위에 선형적으로 비례하여 증가하므로 교량의 상부구조에 축력을 발생시키는 효과를 가져왔다. 따라서, 강말뚝의 형상을 개선하기 위하여 콘크리트 교대에 매입된 부분의 플랜지를 제거하는 방법과 콘크리트 외부에서 플랜지의 폭을 축소시키는 형태를 검토하였다. 두 가지 방안 모두 균열을 억제하는데 효과적인 방법이었으나, 플랜지를 제거하는 쪽의 연결부가 더욱 효과적이었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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