A formulation for flexible multibody systems (MBS) is investigated, where rigid MBS substructures are coupled with flexible bodies described by a nonlinear finite element (FE) approach. Several aspects that turned out to be crucial for the presented approach are discussed. The system describing equations are given in differential algebraic form (DAE), where many sophisticated solvers exist. In this paper the performance of several solvers is investigated regarding their suitability for the application to the usually highly stiff DAE. The substructures are connected with each other by nonlinear algebraic constraint equations. Further, partial derivatives of the constraints are required, which often leads to extensive algebraic trans-formations. Handcoding of analytically determined derivatives is compared to an approach utilizing algorithmic differentiation.
According to former studies, the mechanical properties of reinforced concrete filled tubular steel (RCFT) columns differed greatly from that of concrete filled steel tubular (CFT) columns because of interaction of inserted reinforcement in RCFT. Employing an experiment-based verification policy, a general FE nonlinear analysis model was developed to analyze the mechanical behavior and failure mechanism of RCFT columns under uniaxial compression. The reasonable stress-strain relationships were suggested for confined concrete, reinforcements and steel tube in the model. The mechanism for shear failure of concrete core was found out in the numerical simulation, and a none-conventional method and equation for evaluating the confinement effect of RCFT were proposed.
Train crashes involve complex interaction between deformable bodies in multiple collisions. The purpose of this study is to suggest the effective analytical procedure using hybrid model fur the crashworthiness of motorized trailer of high speed train. The hybrid approach, with very short modeling times and reduced computation times to extract the global behaviour and to perform a pre-optimization of the considered structure. Firstly, various types of crash events are investigated and the conditions for numerical simulation are defined. In this paper, the structural stiffness and crashworthiness of Korean High Speed Train trailer was examined through FE analysis. Crash analyses on energy absorbing part and safety zone were carried out to determine each section force.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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1995.04a
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pp.620-625
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1995
Finite element analysis tool was developed to analyze the casting process. Generally, casting processes consists of mold filling and solifification. In order to investigate the effects of process variables and to predict the defects, both filling and solidiffication process were simulated simultaneously. At filling process, especiallywe consider thermal coupling to investigate thermal history of material during the filling stage. And thermal condition at the final stage of filling is used as the initial conditions in a solidification process for the exact simulation of the actual casting processes. At mold filling process, Lagrangian-type finite element method with automatic remashing scheme was used to find the material flow. To avoid numerical instability in low viscous fluid, a perturbation method with artificial viscosity is adopted. At solififfication process, enthalpy-based finite element method was used to solve the heat transfer problem with phase change. And elastic stress analysis has been performed to predict the thermal residual stress. Through the FE analysis, solidiffication time, position of solidus line, liquidus line and thermal residual stress are studied. Finite element tools developed in this study will be used process design of casting process and maybe basic structure for total CAE system of castigs which will be constructed afterward.
To assess the performance of a structure requires the measurement of global and relative displacements at critical points across the structure. They should be obtained in real time and in all weather condition. A Global Navigation Satellite System (GNSS) could satisfy the last two requirements. The American Global Position System (GPS) provides long term acquisitions with sampling rates sufficient to track the displacement of long period structures. The accuracy is of the order of sub-centimetres. The steel building which hosts the authors' laboratory is the reference case-study within this paper. First a comparison of data collected by GPS sensor units with data recorded by tri-axial accelerometers is carried out when dynamic vibrations are induced in the structure by movements of the internal bridge-crane. The elaborations from the GPS position readings are then compared with the results obtained by a Finite Element (FE) numerical simulation. The purposes are: i) to realize a refinement of the structural parameters which characterize the building and ii) to outline a suitable way for processing GPS data toward structural monitoring.
In this paper, energy absorption characteristics of circular windowed tubes with different section shapes (circular, ellipse, square, hexagon, polygon and pentagon) are investigated numerically and experimentally. The tube possesses the same material, thickness, height, volume and average cross sectional area which are subjected under axial and oblique quasi-static loading conditions. Numerical model was constructed with FE code ABAQUS/Explicit, the obtained outcome of simulation is in good matching with the experimental data. The energy absorbed, specific energy absorption, crash force efficiency, peak and mean loads along with the collapse modes with their initiation point of simple and windowed tubes were evaluated. The technique for order of preference by similarity ideal solution (TOPSIS) approach was employed for assessing their overall crushing performances. The obtained results confirm that efficacy of crash force indicators have improved by introducing windows and tubes with pentagonal and circular windows achieves the maximum ranking about 0.528 and 0.517, it clearly reveals the above are best window shapes.
In the present work the elastic-plastic FE formulations using dynamic explicit time integration schemes are used for numerical analysis of a large auto-body panel stamping processes. For analyses of more complex cases with larger and more refined meshes, the explicit method is more time effective than implicit method, and has no convergency problem and has the robust nature of contact and friction algorithms while implicit method is widely used because of excellent accuracy and reliability. The elastic-plastic scheme is more reliable and rigorous while the rigid-plastic scheme require small computation time. In finite element simulation of auto-body panel stamping processes, the roobustness and stability of computation are important requirements since the computation time and convergency become major points of consideration besides the solution accuracy due to the complexity of geometry conditions. The performnce of the dynamic explicit algorithms are investigated by comparing the simulation results of formaing of complicate shaped autobody parts, such as a fuel tank and a rear hinge, with the experimental results. It has been shown that the proposed dynamic explicit elastic-plastic finite element method enables an effective computation for complicated auto-body panel stamping processes.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.25
no.12
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pp.117-124
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2008
In early design stage, the simulation of interior noise is useful for the enhancement of the noise, vibration and harshness (NVH) performance in a vehicle. The traditional transfer path analysis (TPA) technology cannot simulate the interior noise since it uses the experimental method. In order to solve this problem, in this paper, the hybrid TPA is developed as the novel approach. The hybrid TPA uses the simulated excitation force as the input force, which excites the flexible body of a car at the mount point, while the traditional TPA uses the measured force. This simulated force is obtained by numerical analysis for the FE (finite element) model of a powertrain. The interior noise is predicted by multiplying the simulated force by the vibro-acoustic transfer function (VATF) of the vehicle. The VATF is the acoustic response in the compartment of a car to the input force at the mount point of the powertrain in the flexible car body. The trend of the predicted interior noise based on the hybrid TPA very well corresponds to the measured interior noise, although there is some difference due to not only the experimental error and the simulation error but also the effect of the air-borne path.
This paper dealt the free vibration analysis of thick truncated conical composite sandwich shells with transversely flexible cores and simply supported boundary conditions based on a new improved and enhanced higher order sandwich shell theory. Geometries were used in the present work for the consideration of different radii curvatures of the face sheets and the core was unique. The coupled governing partial differential equations were derived by the Hamilton's principle. The in-plane circumferential and axial stresses of the core were considered in the new enhanced model. The first order shear deformation theory was used for the inner and outer composite face sheets and for the core, a polynomial description of the displacement fields was assumed based on the second Frostig's model. The effects of types of boundary conditions, conical angles, length to radius ratio, core to shell thickness ratio and core radius to shell thickness ratio on the free vibration analysis of truncated conical composite sandwich shells were also studied. Numerical results are presented and compared with the latest results found in literature. Also, the results were validated with those derived by ABAQUS FE code.
In this study, the subspace stochastic realization theories (SSR model I and SSR model II) have been applied to a real bridge for estimating its dynamic characteristics (natural frequencies, damping constants, and vibration modes) under ambient vibration. A numerical simulation is carried out for an arch-type steel truss bridge using a white noise excitation. The estimates obtained from this simulation are compared with those obtained from the Finite Element (FE) analysis, demonstrating good agreement and clarifying the excellent performance of this method in estimating the structural dynamic characteristics. Subsequently, these methods are applied to the vibration induced by both strong and weak winds as obtained by remote monitoring of the Kabashima bridge (an arch-type steel truss bridge of length 136 m, and situated in Nagasaki city). The results obtained with this experimental data reveal that more accurate estimates are obtained when strong wind vibration data is used. In contrast, the vibration data obtained from weak wind provides accurate estimates at lower frequencies, and inaccurate accuracy for higher modes of vibration that do not get excited by the wind of lower intensity. On the basis of the identified results obtained using both simulated data and monitored data from a real bridge, it is determined that the SSR model II realizes more accurate results than the SSR model I. In general, the approach investigated in this study is found to provide acceptable estimates of the dynamic characteristics of highway bridges as well as for the vibration monitoring of bridges.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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