Analysis of Dynamic Characterisocs of Rectangular Plate by Finite Element Method. Dynamic characteristics of a rectangular plate with opening in it is studied by finite element method. To investigate these characteristics 12 degrees of freedom membrane finite element in used. The rectangular membrane finite elements are defined by specifying geometry, internal displacement functions and strain-displacement relations. Then, the governing equation for the finite element is derived by energy method. To derive the mass matrix and stiffness matrix of the element, expressions for strain and kineic energy in terms of the node displacement are generated. In constructing the overall structure matrix, the matrix of each elements are superposed and partitioned by applying the given boundary condition to obtain a nonslngular matrix. To find the natural freguencies and viration modes, the eigen values and the corresponding eigen vectors are computed by the computer using well known Jacobi power method. In order to verify the capability of the membrane finite element, a flat rectangular plate is analyzed first, and the result is compared with well known analytical results to show the good agreement. A rectangular plate with opening in It is analyzed with the same finite element. The results are presented in this paper. Unfortunately, the literature study could not provide with some results to compare, but the results reveal that the output of this research is phlslcally reasonable. And the results of this research are useful not only in practice but also for the future experimental research in comparison purpose.
The split Hopkinson pressure bar (SHPB) technique is widely used to characterize the dynamic mechanical response of engineering materials at high strain rates. In this paper, attendant problems associated with testing 70 mm diameter concrete specimens are considered, analysed and resolved. An adaptation of a conventional solid circular striker bar, as a means of achieving reliable and repeatable SHPB tests, is then proposed. In the analysis, a pseudo one-dimensional model is used to analyse wave propagation in a non-uniform striker bar. The stress history of the incident wave is then obtained by using the finite difference method. Comparison was made between incident waves determined from the simplified model, finite element solution and experimental data. The results show that the simplified method is adequate for designing striker bar shapes to overcome difficulties commonly encountered in SHPB tests. Using two specifically designed striker bars, tests were conducted on 70 mm diameter steel fibre reinforced concrete specimens. The results are presented in the paper.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2000.10a
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pp.25-28
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2000
The flow stress of 304 stainless steel during high during hot forming process were determined by conducting hot compression tests at the range of 1273 K-1423 K and 0.05 /s-2.0 /s as these are typical temperature and strain rate in hot forging operation. Based on the observed phenomena, a constitutive model of flow stress was assumed as a function of strain, strain rate, temperature. Dynamic recrystallization was found to be the major softening mechanism with this conditions as previous studies. A finite element analysis was performed to predict the recrystallized volume fraction and the mean grain size in hot compression of 304 stainless steel.
A circular tube undergoes bucking behavior when it is subjected to axial loading. An upper bound analysis can be an attractive approach to predict the buckling load and energy absorption efficiently. The upper bound analysis obtains the load or energy absorption by means of assumption of the kinematically admissible velocity fields. In order to obtain an accurate solution, kinematically admissible velocity fields should be defined by considering many factors such as geometrical parameters, dynamic effect, etc. In this study, experiments and finite element analyses are carried out for circular tubes with various dimensions and loading conditions. As a result, the kinematically admissible velocity field is newly proposed in order to consider various dimensions and the strain rate effect of material. The upper bound analysis with the suggested velocity field accurately estimates the mean load and energy absorption obtained from results of experiment and finite element analysis.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.4
no.3
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pp.163-174
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1992
This paper presents numerical and experimental methods of investigating dynamic characterisics of reed valves of hermetic reciprocating compressors. For the natural frequency, two different techniques have been tried : microphone method and strain gage method. In the microphone method, acoustic pressure signals from excited valves have been analyzed, while signals of tiny strain gauge attached on the reed valves have been utilized in the strain gage method. The empirically determined natural frequencies have been compared to the ones calculated by finite element method. Reasonably good agreements between the experimental and numerical results have been found, implying that the natural frequencies of reed valves could be obtained by FFM alone with enough accuracy.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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v.10
no.3
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pp.307-323
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2016
The nonlinear behaviors of recycled aggregate concrete (RAC) frame structure are investigated by numerical simulation method with 3-D finite fiber elements. The dynamic characteristics and the seismic performance of the RAC frame structure are analyzed and validated with the shaking table test results. Specifically, the natural frequency and the typical responses (e.g., storey deformation, capacity curve, etc.) from Model 1 (exclusion of strain rate effect) and Model 2 (inclusion of strain rate effect) are analyzed and compared. It is revealed that Model 2 is more likely to provide a better match between the numerical simulation and the shaking table test as key attributes of seismic behaviors of the frame structure are captured by this model. For the purpose to examine how seismic behaviors of the RAC frame structure vary under different strain rates in a real seismic situation, a numerical simulation is performed by varying the strain rate. The storey displacement response and the base shear for the RAC frame structure under different strain rates are investigated and analyzed. It is implied that the structural behavior of the RAC frame structure is significantly influenced by the strain rate effect. On one hand, the storey displacements vary slightly in the trend of decreasing with the increasing strain rate. On the other hand, the base shear of the RAC frame structure under dynamic loading conditions increases with gradually increasing amplitude of the strain rate.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.23
no.6
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pp.659-665
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2010
The finite element method(FEM) is proven to be an effective approximate method of structural analysis if proper element types and meshes are chosen, and recently, the method is often applied to solve complex dynamic and nonlinear problems. A properly chosen element type and mesh yields reliable results for dynamic finite element structural analysis. However, dynamic behavior of a structure may include unpredictably large strains in some parts of the structure, and using the initial mesh throughout the duration of a dynamic analysis may include some elements to go through strains beyond the elements' reliable limits. Thus, the finite element mesh for a dynamic analysis must be dynamically adaptive, and considering the rapid process of analysis in real time, the dynamically adaptive finite element mesh generating schemes must be computationally efficient. In this paper, a computationally efficient dynamically adaptive finite element mesh generation scheme for dynamic analyses of structures is described. The concept of representative strain value is used for error estimates and the refinements of meshes use combinations of the h-method(node movement) and the r-method(element division). The shape coefficient for element mesh is used to correct overly distorted elements. The validity of the scheme is shown through a cantilever beam example under a concentrated load with varying values. The example shows reasonable accuracy and efficient computing time. Furthermore, the study shows the potential for the scheme's effective use in complex structural dynamic problems such as those under seismic or erratic wind loads.
The crashworthiness of vehicles with finite element methods depends on the geometry modeling and the material properties. The vehicle body structures are generally composed of various members such as frames, stamped panels and deep-drawn parts from sheet metals. In order to ensure the impact characteristics of auto-body structures, the dynamic behavior of sheet metals must be examined to provide the appropriate constitutive relation. In this paper, high strain-rate tensile tests have been carried out with a tension type split Hopkinson bar apparatus specially designed for sheet metals. Experimental results from both static and dynamic tests with the tension split Hopkinson bar apparatus are interpolated to construct the Johnson-Cook and a modified Johnson-Cook equation as the constitutive relation, that should be applied to simulation of the dynamic behavior of auto-body structures. Simulation of auto-body structures has been carried out with an elasto-plastic finite element method with explicit time integration. The stress integration scheme with the plastic predictor-elastic corrector method is adopted in order to accurately keep track of the stress-strain relation for the rate-dependent model accurately. The crashworthiness of the structure with quasi-static constitutive relation is compared to the one with the rate-dependent constitutive model. Numerical simulation has been carried out for frontal frames and a hood of an automobile. Deformed shapes and the Impact energy absorption of the structure are investigated with the variation of the strain rate.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.4
no.2
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pp.183-188
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1996
The compressive stress-strain response of Low Density Polyurethane foam material is modeled using the finite element method. A constitutive equation which include experimental constants based on quasi-static and dynamic uniaxial compression test is proposed. Impact test with different impactor masses and velocities are performed to verify the proposed model. The comparison between impact test and finite element analysis shows good agreements.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.18
no.1
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pp.58-65
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2010
For the improvement of fuel consumption, the study on the use of lightweight material or thinner sheet have been carried out in automotive industry. With the need for the use of thinner sheet, the dent resistance became one of the major concern in th design of exterior panels in automotive industry. Many studies have been carried out for the dent resistance by experiment or quasi-static numerical simulation. In this study, the dent formation behavior is investigated by dynamic finite element analysis using ABAQUS. Dent formation may be affected by many factors such as sheet thickness, material properties, pre-strain, and sheet curvature. The effect of these factors on dent resistance is investigated. From the analysis following three conclusions are derived. First, dent resistance become hard as the sheet curvature radius increases. Second, dynamic dent resistance is mainly affected by bending stress rather than tensile stress. Third, the pre-strain itself do not give any guidance for dynamic dent resistance and dynamic dent resistance have to be decided considering the strain hardening and thickness reduction together. The results are considered to be reliable and useful to improve the dent damage of automotive panels.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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