This paper presents analysis of Switched Reluctance Machine (SRM) using Geometry Based Analytical Model (GBAM), Finite Element Analysis (FEA) and Fourier Series Model (FSM) with curve fitting technique. Further a Transient Analysis (TA) technique is proposed to corroborate the analysis. The main aim of this paper is to give in depth procedure in developing a Geometry Based Analytical Model of Switched Reluctance Machine which is very accurate and simple. The GBAM is developed for the specifications obtained from the manufacturer and magnetizing characteristic of the material used for the construction. Precise values of the parameters like Magneto Motive Force (MMF), flux linkage, inductance and torque are obtained for various rotor positions taking into account the Fringing Effect (FE). The FEA model is developed using MagNet7.1.1 for the same machine geometry used in GBAM and the results are compared with GBAM. Further another analytical model called Fourier Series Model is developed to justify the accuracy of the results obtained by the methods GBAM and FEA model. A prototype of microcontroller based SRM drive system is constructed for validating the analysis and the results are reported.
The aim of this study is to investigate the effect of stiffened element and edge stiffener in the behaviour and flexural strength of built-up cold-formed steel beams. An experimental and analytical analysis of CFS channel sections in four different geometries is conducted, including simple channel sections, a stiffened channel section with or without edge stiffeners. Nonlinear finite element models are developed using finite element analysis software package ANSYS. The FEA results are verified with the experimental results. Further, the finite element model is used for parametric studies by varying the depth, thickness, and the effect of stiffened element, edge stiffener and their interaction with compression flanges on stiffened built-up cold-formed steel beams with upright edge stiffeners. In addition, the flexural strength predicted by the finite element analysis is compared with the design flexural strength calculated by using the North American Iron and Steel Institute Specifications for cold-formed steel structures (AISI: S100-2007) and suitable suggestion is made.
The finite element analysis (FEA) is a numerical technique to find solutions of field problems. A field problem is approximated by differential equations or integral expressions. In a finite element, the field quantity is allowed to have a simple spatial variation in terms of linear or polynomial functions. This paper represents a review and an accuracy-study of the finite element method comparing the FEA results with the exact solution. The exact solutions were calculated by solid mechanics and FEA using matrix stiffness method. For this study, simple bar and cantilever models were considered to evaluate four types of basic elements - constant strain triangle (CST), linear strain triangle (LST), bi-linear-rectangle(Q4),and quadratic-rectangle(Q8). The bar model was subjected to uniaxial loading whereas in case of the cantilever model moment loading was used. In the uniaxial loading case, all basic element results of the displacement and stress in x-direction agreed well with the exact solutions. In the moment loading case, the displacement in y-direction using LST and Q8 elements were acceptable compared to the exact solution, but CST and Q4 elements had to be improved by the mesh refinement.
This paper presents the method to calculate the motor parameters considering skew in EPS Interior Permanent Magnet Synchronous Motor (IPMSM). The skew is applied to stator or rotor by general technology used for design of reducing noise and vibration in motor. The characteristics analysis of motor including the skew is mostly used by 3D Finite Element Analysis (FEA), though, this analysis is a very time-consuming to perform. Besides, The reliability lacks due to the considerable change of motor characteristics according to the number of elements in 3D FEA. However, analysis time and effort can be saved by characteristic analysis considering skew using 2D FEA. Therefore, in this paper, a quick and accurate method for the calculations of motor parameters considering skew is suggested. The proposed method is verified by the comparison of calculated and experimental results.
This study investigates the buckling evaluation of connecting rods used in the diesel engine through finite element analysis. The Rankine formula, which is modified from classical Euler‘s formula, has been widely accepted in automotive industry to evaluate the buckling of connecting rods. Apparently, this formula is most suitable for the straight and idealized rod shape, and over-simplifies the geometric complexity associated with connecting rods. The subspace iteration method in FEA is used to predict the critical buckling stress of a connecting rod with certain slenderness ratio. To create models with various slenderness ratios for shank portion in the rod, the automatic meshing preprocessor was implemented. Results from FEA were verified by the experiments, in which the embedded strain gages measured for the connecting rod running at 4000rpm. The result indicates that the buckling prediction curve through FEA and experiment is effectively different from the curve of classical Rankine formula.
In this study, we describe the effects of changing the magnet shape of permanent magnets (PMs) in a rotor Halbach-array PM generator for reciprocating free piston generator applications. More specifically, the rectangular-shaped magnets were replaced by the trapezoidal-shaped magnets. The initial design, an analytical magnetic field solution of rectangular shaped magnets, is presented and air-gap magnetic flux density and thrust force were estimated. The results were compared to the finite element analysis (FEA) showing excellent agreement. Using FEA, the effect of the shape of the magnets on the flux density and thrust force waveforms is analyzed. Moreover, the proportion of the Halbach array in the machine was optimized by the means of a parametric search. The results obtained from the analytical calculations and FEA were validated by comparing to those of Radial-array PM generator.
The injector housing has two functions, namely, positioning the injector and protecting it from coolant. The conventional manufacturing process of the injector housing by machining has some drawbacks such as considerable loss of material and environmental pollution caused by excessive use of cutting oil. In this paper, precision cold forging is proposed as a new manufacturing process in order to improve these issues. A numerical study was conducted to compute the metal flow, strain, load and other process variables using DEFORM-2D, a finite element analysis(FEA) code for metal forming. Two process methods were investigated and optimal conditions were computed with the FEA code. A prototype was manufactured from the optimal process method and the metal flow and hardness were obtained from the prototype.
For safe operation of nuclear power plants, a loose-part monitoring system (LPMS) is used to detect and locate loose-parts within the reactor coolant system, and to estimate their mass and damage potential. There are several methods to estimate mass, such as the center frequency method based on the Hertz's impact theory, a frequency ratio method and so on, but it is known that these methods cannot provide accurate information on impact response for identifying the impact source. Thanks to increasing computing power, finite element analysis (FEA) method recently become an available option to calculate reliably impact response behavior. In this paper, a finite element analysis model to simulate the propagation behavior of the bending wave, generated by a metal ball impact, is validated by performing a series of impact tests and the corresponding finite element analyses for flat plate and shell structures. Also, a FEA-based metal sphere signal map is developed, and then blind tests are performed to verify the map. This study provides an accurate simulation method for predicting the metal impact behavior and for building a metal sphere signal map, which can be used to estimate the mass of loose-parts on site in nuclear power plants.
Thermomechanical behavior and mechanical properties of A16061 matrix composite with shape memory alloy(SMA) fiber are studied by using fnite element analysis(FEA). The smartness of the SMA is given due to the shape memory effect of the TiNi fiber which generates compressive residual stress in the matrix material when healed after being prestrained. In this paper, an analytical model is assumed two dimentional axisymetric model of one fiber and around the matrix. To evaluate the strength of composite usig FEM, the concept of smart composite was simulated on computer. The Shape memory effect(SME) simulation is very difficult using FEM because of the nonlinear analysis and the elastic plastic analysis. Thus, in this paper, the FEA was carried out at two critical temperature conditions; room temperature and high temperature(363K). The analysis is compare the finite element analysis result with the test result for the analysis validity.
유한요소 해석(FEA: finite element analysis)의 발달로 복잡한 기계나 자동차 및 구조물에 대해서도 상세한 진동해석을 할 수 있게 되었다. 그러나, 복잡한 구조물을 정확하게 모형화하기 어렵고, 특히 접합부의 강성과 감쇠 특성을 알기 어렵고, 복잡한 형상을 단순화하는 과정에서 발생하는 오차 등의 이유로 유한요소해석 결과는 부정확할 수 있다. 반면에 실제 구조물의 실험 데이터로부터 추출한 실험적 모드해석(modal testing) 결과는 상세하지는 않지만 정확하다고 볼 수 있다. 그러나 실험 결과가 구조물의 진동 특성을 정확하게 나타낸다는 가정은 여러 가지 측정 오차로 인하여 정확하지 않을 수 있다. 이 논문에서는 실험적 모드해석의 기본이 되는 FRF(frequency response function; 주파수 응답함수)의 측정에 영향을 미치는 오차들을 측정 오차와 신호처리 오차로 구분하여 각각에 대해 세밀히 살펴보고, 그러한 오차들을 감소함으로써 보다 정확한 FRF를 구하는 방법에 대해서 고찰해보았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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