Column-to-beam pinned connections can cause local moment to the web of a steel tube due to the distance of eccentricity between the row of bolts and the column flange, which possibility deteriorates the load capacity of column. In this study, a square hollow section tubular used finite element analysis of a square hollow section tubular column was carried out, and the column width and thickness, existence and non-existence of internal reinforcement, and existence and non-existence of compressive force were taken as variables to examine the load capacity deterioration of a square column caused by moment. To guarantee the reliability of the finite element results, some specimens were fabricated and tested. The yield line method was applied to suggest the strength formulas of the square tubular column to the beam pinned connections. Based on the study results, the column strength the moment of the square hollow section tubular column to the beam pined connections improved with the increase in the w to strength limitations, a no-reinforcement type of square hollow section tubular column was proposed, and if the limitation values were not satisfied, the reinforcement of the internal column was made mandatory. Therefore, the horizontal -reinforcement type considered the strength increase, and the fabrication of the square hollow section tubular column was ar column that considered its load capacity with the moment for the no-reinforcement and the horizontal-reinforcement types.
In this paper, it is proposed to produce high precision screws with a diameter of $800{\mu}m$ and a thread pitch of $200{\mu}m$ ($M0.8{\times}P0.2$) by means of a cold thread rolling process. In this part II of the study, the focus is on the production and reliability testing of the prototype $M0.8{\times}P0.2$ micro-screw. Designs for two flat dies were developed with the aid of the literature and previous studies. Process parameters during the cold thread rolling process were established through FE simulations. The simulation results showed that the threads of the micro-screw are completely formed through the rolling process. Prototype $M0.8{\times}P0.2$ micro-screw were fabricated with a high precision thread rolling machine. In order to verify the simulation results, the deformed shape and dimensions obtained from the experiment were compared with those from the simulations. Hardness and failure torque of the fabricated micro-screw were also measured. The values obtained indicate that the CAE based process design used in this paper is very appropriate for the thread rolling of micro-sized screws.
Suh, Il Woong;Lee, Young-ho;Kim, Young-hoon;Choa, Sung-Hoon
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.39
no.10
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pp.1011-1019
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2015
Insulated-gate bipolar transistors (IGBTs) are the predominantly used power semiconductors for high-current applications, and are used in trains, airplanes, electrical, and hybrid vehicles. IGBT power modules generate a considerable amount of heat from the dissipation of electric power. This heat generation causes several reliability problems and deteriorates the performances of the IGBT devices. Therefore, thermal management is critical for IGBT modules. In particular, realizing a proper thermal design for which the device temperature does not exceed a specified limit has been a key factor in developing IGBT modules. In this study, we investigate the thermal behavior of the 1200 A, 3.3 kV IGBT module package using finite-element numerical simulation. In order to minimize the temperature of IGBT devices, we analyze the effects of various packaging materials and different thickness values on the thermal characteristics of IGBT modules, and we also perform a design-of-experiment (DOE) optimization
While extensive efforts have been made in the past to develop finite element models (FEMs) for concrete-filled steel tubular columns (CFSTCs), these models may not be suitable to be used in some cases, especially in view of the utilisation of high strength steel and high strength concrete. A method is presented herein to predict the complete stress-strain curve of concrete subjected to tri-axial compressive stresses caused by axial load coupled with lateral pressure due to the confinement action in square and rectangular CFSTCs with normal and high strength materials. To evaluate the lateral pressure exerted on the concrete in square and rectangular shaped columns, an accurately developed FEM which incorporates the effects of initial local imperfections and residual stresses using the commercial program ABAQUS is adopted. Subsequently, an extensive parametric study is conducted herein to propose an empirical equation for the maximum average lateral pressure, which depends on the material and geometric properties of the columns. The analysis parameters include the concrete compressive strength ($f^{\prime}_c=20-110N/mm^2$), steel yield strength ($f_y=220-850N/mm^2$), width-to-thickness (B/t) ratios in the range of 15-52, as well as the length-to-width (L/B) ratios in the range of 2-4. The predictions of the behaviour, ultimate axial strengths, and failure modes are compared with the available experimental results to verify the accuracy of the models developed. Furthermore, a design model is proposed for short square and rectangular CFSTCs. Additionally, comparisons with the prediction of axial load capacity by using the proposed design model, Australian Standard and Eurocode 4 code provisions for box composite columns are carried out.
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.4
no.2
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pp.13-19
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2008
In order to predict a remaining life of a plant, it is necessary to select the components that are critical to the plant life. The remaining life of those components shall be evaluated by considering the aging effect of materials used as well as numerous factors. However, when evaluating reliability of nuclear structural components, some problems are quite formidable because of lack of information such as operating history, material property change and uncertainty in damage models. Accordingly, if structural integrity and safety are evaluated by the deterministic fracture mechanics approach, it is expected that the results obtained are too conservative to perform a rational evaluation of plant life. The probabilistic fracture mechanics approaches are regarded as appropriate methods to rationally evaluate the plant life since they can consider various uncertainties such as sizes and shapes of cracks and degradation of material strength due to the aging effects. The objective of this study is to evaluate the structural integrity for a reactor pressure vessel under the small break loss of coolant accident by applying the deterministic and probabilistic fracture mechanics. The deterministic fracture mechanics analysis was performed using the three dimensional finite element model. The probabilistic integrity analysis was based on the Monte Carlo simulation. The selected random variables are the neutron fluence on the vessel inside surface, the content of copper, nickel, and phosphorus in the reactor pressure vessel material, and initial RTNDT.
Stavridou, Nafsika;Efthymiou, Evangelos;Gerasimidis, Simos;Baniotopoulos, Charalampos C.
Steel and Composite Structures
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v.19
no.5
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pp.1115-1144
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2015
Current climate conditions along with advances in technology make further design and verification methods for structural strength and reliability of wind turbine towers imperative. Along with the growing interest for "green" energy, the wind energy sector has been developed tremendously the past decades. To this end, the improvement of wind turbine towers in terms of structural detailing and performance result in more efficient, durable and robust structures that facilitate their wider application, thus leading to energy harvesting increase. The wind tower industry is set to expand to greater heights than before and tapered steel towers with a circular cross-section are widely used as more capable of carrying heavier loads. The present study focuses on the improvement of the structural response of steel wind turbine towers, by means of internal stiffening. A thorough investigation of the contribution of stiffening rings to the overall structural behavior of the tower is being carried out. These stiffening rings are placed along the tower height to reduce local buckling phenomena, thus increasing the buckling strength of steel wind energy towers and leading the structure to a behavior closer to the one provided by the beam theory. Additionally to ring stiffeners, vertical stiffening schemes are studied to eliminate the presence of short wavelength buckles due to bending. For the purposes of this research, finite element analysis is applied in order to describe and predict in an accurate way the structural response of a model tower stiffened by internal stiffeners. Moreover, a parametric study is being performed in order to investigate the effect of the stiffeners' number to the functionality of the aforementioned stiffening systems and the improved structural behavior of the overall wind converter.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.28
no.1
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pp.61-69
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2024
An ultra-high strength prestressed prismatic beam of 100 MPa in compressive strength was developed by increasing the water-tightness of concrete by utilizing centrifugal molding processes without adding expensive admixtures. The centrifugal prismatic PSC beam developed as the superstructure of the avalanche tunnel was constructed on a rahmen bridge in a small local river. In this study, the centrifugal prismatic beam was compared and analyzed based on the results of measurements made through static load tests and the results of numerical analysis of the target structure. The common load-carrying capacity and safety of the rahmen bridge were evaluated. The static·dynamic load tests and finite element analysis results of this bridge were similar, and it was confirmed that the behavior of the centrifugal prismatic beam was well simulated. All centrifugally formed square beams that make up the composite rahmen bridge were evaluated to secure sufficient load carrying capacity under the design live load, and structural reliability was proven by ensuring safety.
Variations of backfill load on the metal-polyethylene composite( MPC ) pipes buried in various trenches backfill afterward were investigated in this paper. The backfill loads obtained by the finite element method( FBM ) were compared with those calculated by the well-known MarstonBpangler(M-5) theory. The reliability of the finite element analysis used in this study was examined by an inaitu best for the buried pipe. The backfill lords and deflections on the real-size pipe buried on-site were measured while increasing the backfill height. In addition, further investigations were made for the variations of the backfill loads as a function of several important parameters such as the backfill soil type, bach. height$(\leq4.0m)$, diameter of the pipe$(B.$1.0m)$, and trench width($\leq 3.0 B_c$). It is confirmed that the M-S theory predicts reasonably well the backfill loafs of the MPC of the M-S backfill coils be 0.13 and 0.15 for the SC and SM coils in the D unman soil model, respectively. The load ratio, Wu-s/WwgM for a narrow trench varies negligibly with the back(111 height but fiends to increase for a wide trench. The ratio increases with increasing diameter of the pipe for a narrow trench while decreasing for a wide trench. It is also found that the ratio generally decreases as the degree of compaction increases and BM soil exhibits larger load ratio than that of SC soil.
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.16
no.2
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pp.43-50
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2009
Although thin PCBs(Printed Circuit Boards) have recently been required for high density interconnection, high electrical performance, and low manufacturing cost, the utilization of thin PCBs is severely limited by warpage and reliability issues. Warpage of the thin PCB leads to failure in solder-joints and chip. The $B^2it$(Buried Bump Interconnection Technology) for PCB has been developed to achieve a competitive manufacturing price. In this study, chip temperature, package warpage, chip stress and solder-joints stress characteristics of the PCB prepared with $B^2it$ process have been calculated using thermo-mechanical coupled analysis by the FEM(Finite Element Method). FEM computation was carried out with the variations in bump shapes and kinds of materials under 1.5W power of chip and constant convection heat transfer. The results show that chip temperature distribution reached more quickly steady-state status with PCB prepared with $B^2it$ process than PCB prepared with conventional via interconnection structure. Although $B^2it$ structures are effective on low package warpage and chip stress, with high strength bump materials arc disadvantage for low stress of solder-joints. Therefore, it is recommended that optimized bump shapes and materials in PCB design should be considered in terms of reliability characteristics in the packaging level.
Baek, Sang Min;Lim, Sung June;Kim, Min Sung;Ko, Myung Gyun;Park, Chan Yik
Composites Research
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v.31
no.2
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pp.69-75
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2018
In this study, a grid panel structure in which the woven CFRP composites were stacked in the orthogonal array was proposed and the mechanical properties were analyzed and studied. The grid parts were fabricated by cutting prepregs and laminating them. The grid panel structure was fabricated by co-curing with lower laminate plate in auto-clave process. The behavior of the proposed grid panel structure was evaluated by tests under tensile, compressive, shear, and bending loads. The effect of increasing the stiffness of the orthogonal grid structure was verified through these tests. In addition, the finite element model was constructed and compared with the test results, confirming the validity and reliability of the test and analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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