Methodologies of the finite element and boundary element are combined to achieve an efficient and accurate analysis model of frame structure containing shear wall. This model analyzes the frame by employing the finite element method and the shear wall by boundary element method. This study is applicable to a specific situation, where the boundary element is surrounded by finite elements. By employing FE dominant method in which boundary stiffness matrix is transformed into finite element stiffness matrix, boundary element and finite element method are combined to analyze frame structure with walls.
The electromagnetic engine valve actuator is a key technology to achieve variable valve timing in internal combustion engine and the steel core and clapper of the electromagnetic engine valve actuator are laminated to reduce the eddy current loss. To design and characterize the performance of the electromagnetic engine valve actuator, FE (finite element) analysis is the most effective way, but FE (finite element) 3-D modeling of real lamination needs very fine meshes resulting in countless meshes for modeling and numerous computations. In this paper, the equivalent FE 2-D model of electromagnetic engine valve actuator is introduced and FE analysis is performed using the equivalent FE 2-D model.
The key issue for the finite element analysis (FEA) of section steel reinforced concrete (SRC) structure is how to consider the bond-slip performance. However, the bond-slip performance is hardly considered in the FEA of SRC structures because it is difficult to achieve in the finite element (FE) model. To this end, the software developed by Python can automatically add spring elements for the FE model in ABAQUS to considering bond-slip performance. The FE models of the push-out test were conducted by the software and calculated by ABAQUS. Comparing the calculated results with the experimental ones showed that: (1) the FE model of SRC structure with the bond-slip performance can be efficiently and accurately conducted by the software. For the specimen with a length of 1140 mm, 3565 spring elements were added to the FE model in just 6.46s. In addition, different bond-slip performance can also be set on the outer side, the inner side of the flange and the web. (2) The results of the FE analysis were verified against the corresponding experimental results in terms of the law of the occurrence and development of concrete cracks, the stress distribution on steel, concrete and steel bar, and the P-S curve of the loading and free end.
In this paper, the development of a new optimization software for finite element model updating of engineering structures titled as FemUP is described. The program is used for computational FEM model updating of structures depending on modal testing results. This paper deals with the FE model updating procedure carried out in FemUP. The theoretical exposition on FE model updating and optimization techniques is presented. The related issues including the objective function, constraint function, different residuals and possible parameters for FE model updating are investigated. The issues of updating process adopted in FemUP are discussed. The ideas of optimization to be used in FE model updating application are explained. The algorithm of Sequential Quadratic Programming (SQP) is explored which will be used to solve the optimization problem. The possibilities of the program are demonstrated with a three dimensional steel frame model. As a result of this study, it can be said that SQP algorithm is very effective in model updating procedure.
An accurate finite element (FE) model of a structure is essential for predicting reliably its dynamic characteristics. Such a model is used to predict the effects of structural modifications for dynamic design of the structure. These modifications may be imposed by design alterations for operating reasons. Most of the model updating techniques neglect damping and so these updated models can't be used for accurate prediction of vibration amplitudes. This paper deals with the basic formulation of damped finite element model updating method and its use for structural dynamic modifications. In this damped damped finite element model updating method, damping matrices are updated along with mass and stiffness matrices. The damping matrices are updated by updating the damping coefficients. A case involving actual measured data for the case of F-shaped test structure, which resembles the skeleton of a drilling machine is used to evaluate the effectiveness of damped FE model updating method for accurate prediction of the vibration levels and thus its use for structural dynamic modifications. It can be concluded from the study that damped updated FE model updating can be used for structural dynamic modifications with confidence.
In this study, head injury by impact force was evaluated by numerical analysis with 3-dimensional finite element (FE) model. Brain deformation by frontal head impact was analyzed to evaluate traumatic brain injury (TBI). The variations of head acceleration and intra-cranial pressure (ICP) during the impact were analyzed. Relative displacement between the skull and the brain due to head impact was investigated from this simulation. In addition, pathological severity was evaluated according to head injury criterion (HIC) from simulation with FE model. The analytic result of brain damage was accorded with that of the cadaver test performed by Nahum et al.(1977) and many medical reports. The main emphasis of this study is that our FE model was valid to simulate the traumatic brain injury by head impact and the variation of the HIC value was evaluated according to various impact conditions using the FE model.
An efficient one dimensional finite element model has been presented for the dynamic analysis of composite laminated beams, using the efficient layerwise zigzag theory. To meet the convergence requirements for the weak integral formulation, cubic Hermite interpolation is used for the transverse displacement ($w_0$), and linear interpolation is used for the axial displacement ($u_0$) and shear rotation (${\psi}_0$). Each node of an element has four degrees of freedom. The expressions of variationally consistent inertia, stiffness matrices and the load vector are derived in closed form using exact integration. The formulation is validated by comparing the results with the 2D-FE results for composite symmetric and sandwich beams with various end conditions. The employed finite element model is free of shear locking. The present zigzag finite element results for natural frequencies, mode shapes of cantilever and clamped-clamped beams are obtained with a one-dimensional finite element codes developed in MATLAB. These 1D-FE results for cantilever and clamped beams are compared with the 2D-FE results obtained using ABAQUS to show the accuracy of the developed MATLAB code, for zigzag theory for these boundary conditions. This comparison establishes the accuracy of zigzag finite element analysis for dynamic response under given boundary conditions.
It has been shown that the vibrational response of a tire can be represented by a set of decaying waves, each associated with a particular cross-sectional mode shape in the region near the contact patch. Thus, it can be concluded that tires can be effectively modeled as lossy waveguides. It has also been shown that the sound radiation from tires is mainly from the region close to the contact patch. In consequence, it may be computationally efficient to analyze tire vibration and sound radiation in the region close to the contact patch by using a hybrid finite element model in which the cross-section of a tire is approximated by 2-D finite elements while an analytical wave solution is assumed in the circumferential direction of the tire. In this article. a hybrid finite element was formulated based on a composite shell model. The dispersion relations for sample structures obtained by using the hybrid FE model were then compared with those obtained by using a full, three-dimensional FE model. It has been shown that the FE analysis made using the hybrid 2-D finite elements yields results in close agreement with the three-dimensional model.
In this study, a new constitutive model has been developed to predict the elastic behavior of plain weave textile composites, using the finite element (FE) method. The geometric conditions and basic assumptions of this model are based on the basics of a continuum theory developed for the plane curved composites. In this model, the mechanical properties of the weave region and pure matrix region is calculated separately and then imported for the FE analysis. This new constitutive model is used to implement the mechanical properties of weave region in the representative volume element (RVE). The constitutive relations are implemented as user-material subroutine code (UMAT) in ABAQUS® FE software. The results of FE analysis have been compared with experimental results and other data available in the literature. These comparisons confirmed the capability of the presented model for the prediction of effective elastic properties of plain weave fabric composites.
Kim, Taehyung;Seok, Taehyeon;Seol, Jin-woon;Lee, Byung-ho;Kwon, Byung-gi;Choi, Jong-yoon
항공우주시스템공학회지
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제14권6호
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pp.91-99
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2020
This study proposes a finite element (FE) model for predicting the bending strength of small gears used in electro-mechanical actuators for aircraft. First, a strain gauge was attached to the tooth root of test gear, and the strain was measured. Subsequently, the FE model was applied to calculate the strain of the test gear, and the modeled strain was compared with the experimental strain. The results confirmed that the FE strain was very close to the experimental strain and the FE model was valid. This FE model was extended to the bending strength analysis of several small gear tooth models. The bending strengths of all the tooth models were almost identical to the ISO theoretical bending strength. Finally, the FE model was validated and the reliability of the modeled bending strength was evaluated through the strain measurement experiment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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