Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.24
no.6
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pp.642-648
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2016
This paper deals with an analytical and experimental investigation to predict the axial thrust load that results from turbocharger operating conditions. The Axial forces acting on the turbocharger thrust bearing are caused by the unbalance between turbine wheel gas forces and compressor wheel air forces. It has a great influence on the friction losses, which reduces the efficiency and performance of high-speed turbocharger. This paper presents the calculation procedure for the axial thrust forces under operating conditions in a turbocharger. The first step is to determine the relationship between thrust forces and strains by experimental and numerical methods. The analysis results were verified by measuring the strains on a thrust bearing with the specially designed test device. And then, the operating strains and temperatures were measured to inversely calculate the thrust strains which were compensated the thermal effects. Therefore it's possible to calculate the magnitudes of the thrust forces under operating turbocharger by comparing the regenerated strains with the rig test results. It will possible to optimize the design of a thrust bearing for reducing the mechanical friction losses using the results.
The use of filling material based on cement paste is inefficient at field construction because it needs a lot of the charging mass. In addition, it has environmental problem according to the large amount of cement use because its strength is also larger than criterion. The excavated soil with stabilizer can be used as the filling materials when the bored pile is constructed. Therefore, this paper describes field application of solidified soil for economical efficiency and environment-friendly. The static axial load tests and the load-transfer measurements were performed to examine the axial resistant behavior of the piles. As results, the flowability, segregation and bleeding, and bond strength of filling materials was a good performance than that of the existing cement paste. But the skin friction of pile by PDA was slightly decreased than that of the existing cement paste. However, as pile filling materials, and in terms of economics and environment, the applicability of filling material is considered very effective.
Kim, Jong-Soon;Chung, Sung-Won;Kwon, Soon-Gu;Park, Jong-Min;Choi, Won-Sik;Kwon, Soon-Hong
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.20
no.2
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pp.157-168
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2017
The pressure drop characteristics of air particle flow in a powder transport piping system were analyzed in this study. The pressure drop characteristics of air particle flow in the piping system have not well understood due to the complexibility of particle motion mechanism. Particles or powders suspended in the air flow cause the increase of the pressure drop and affect directly transport efficiency. In this study, the pressure drop in a powder transport piping system was analyzed with interactions of air flow and particle motion in straight and curved pipes. The total pressure drop increased with pipe length, mixture ratio, and friction factor of particles because of increased friction loss of air and particles in the piping system. For the coal powders of $74{\mu}msize$ and powder-to-air mass mixture ratio of 0.667, the total pressure drop under the consideration of powders and air flow was calculated as much as 30% higher than that air flow only.
Demand for plastic gears are increasing in many industries due to their low production cost, light weight, applicability without lubricant, corrosion resistance and high resilience. Despite these benefits, utilizing plastic gears is limited due to their poor material properties. In this work, DLC coating was applied to improve the tribological properties of polyamide66 gear. 0 V, 40 V, and 70 V of negative bias voltages were selected as a deposition parameter in DC magnetron sputtering system. Pin-on-disk experiment was performed in order to investigate the wear characteristics of the gears. The results of the pin-on-disk experiment showed that DLC coated polyamide66 with 40 V of negative bias voltage had the lowest friction coefficient value (0.134) and DLC coated PA66 with 0 V of negative bias voltage showed the best wear resistance ($9.83{\times}10^{-10}mm^3/N{\cdot}mm$) among all the specimens. Based on these results, durability tests were conducted for DLC coated polyamide66 gears with 0 V of negative bias voltage. The tests showed that the temperature of the uncoated polyamide66 gear increased to about $37^{\circ}C$ while the DLC coated gear saturated at about $25^{\circ}C$. Also, the power transmission efficiency of the DLC coated gear increased by about 6% compared to those without coating. Weight loss of the polyamide66 gears were reduced by about 73%.
The primary objective of this study is to treat a monocrystalline silicon (Si) wafer having a thickness of $279{\mu}m$ by employing the ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) technology for improving the efficiency and service life of nano-electromechanical systems (NEMSs) and micro-electromechanical systems (MEMSs) by enhancing of wear and corrosion resistances. The wear and corrosion resistances of the Si wafer were systematically investigated before and after UNSM treatment, wherein abrasive, oxidative and spalling wear mechanisms were applied to the as-received and subsequently UNSM-treated Si wafer. Compared to the asreceived state, the wear and corrosion resistances of the UNSM-treated Si wafer are found to be enhanced by about 23% and 14%, respectively. The enhancement in wear and corrosion resistances after UNSM treatment may be attributed to grain size refinement (confirmed by Raman spectroscopy) and modified surface integrity. Furthermore, it is observed that the Raman intensity reduced significantly after UNSM treatment, whereas neither the Raman shift nor new phases were found on the surface of the UNSM-treated Si wafer. In addition, the friction coefficient values of the as-received and UNSM-treated Si wafers are found to be about 0.54 and 0.39, respectively. Hence, UNSM technology can be effectively incorporated as an alternative mechanical surface treatment for NEMSs and MEMSs comprising Si wafers.
In this study, a new recentering friction device (RFD) to retrofit steel moment frame structures is introduced. The device provides both self-centering and energy dissipation capabilities for the retrofitted structure. A hybrid performance-based seismic design procedure considering multiple limit states is proposed for designing the device and the retrofitted structure. The design of the RFD is achieved by modifying the conventional performance-based seismic design (PBSD) procedure using computational intelligence techniques, namely, genetic algorithm (GA) and artificial neural network (ANN). Numerous nonlinear time-history response analyses (NLTHAs) are conducted on multi-degree of freedom (MDOF) and single-degree of freedom (SDOF) systems to train and validate the ANN to achieve high prediction accuracy. The proposed procedure and the new RFD are assessed using 2D and 3D models globally and locally. Globally, the effectiveness of the proposed device is assessed by conducting NLTHAs to check the maximum inter-story drift ratio (MIDR). Seismic fragilities of the retrofitted models are investigated by constructing fragility curves of the models for different limit states. After that, seismic life cycle cost (LCC) is estimated for the models with and without the retrofit. Locally, the stress concentration at the contact point of the RFD and the existing steel frame is checked being within acceptable limits using finite element modeling (FEM). The RFD showed its effectiveness in minimizing MIDR and eliminating residual drift for low to mid-rise steel frames models tested. GA and ANN proved to be crucial integrated parts in the modified PBSD to achieve the required seismic performance at different limit states with reasonable computational cost. ANN showed a very high prediction accuracy for transformation between MDOF and SDOF systems. Also, the proposed retrofit showed its efficiency in enhancing the seismic fragility and reducing the LCC significantly compared to the un-retrofitted models.
Lee, Seung Hyun;Kim, Byoung Il;Kim, Zu Cheol;Kim, Jeong Hwan
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.30
no.1C
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pp.27-35
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2010
Instrumented steel sheet piles being driven by vibratory pile driver were installed in granular soil deposit and behaviors of the sheet piles were investigated. One of the instrumented steel sheet pile was installed without clutch and the other was installed with clutch. Sheet pile with clutch means that of installed in connection with pre-installed sheet pile. Penetration rates of sheet piles measured from depth measuring drum has shown that interlock friction had great effect on penetration speed of sheet pile. Clutch friction shows irregular distribution along the depths of penetration and its magnitude was estimated as 19.1kN/m. According to the accelerations obtained from accelerometer, it was seen that steel sheet pile behaviored nearly as a rigid body. Efficiency factor of an isolated sheet pile was 0.42 and that of the connected sheet pile was 0.71. Shapes of dynamic load transfer curves obtained from analysis of measuring devices was similar to those suggested by Dierssen.
Shiguan Chen;Huimei Zhang;Kseniya I. Zykova;Hamed Gholizadeh Touchaei;Chao Yuan;Hossein Moayedi;Binh Nguyen Le
Computers and Concrete
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v.32
no.2
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pp.217-232
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2023
Numerous studies have been performed on the behavior of pile foundations in cold regions. This study first attempted to employ artificial neural networks (ANN) to predict pile-bearing capacity focusing on pile data recorded primarily on cold regions. As the ANN technique has disadvantages such as finding global minima or slower convergence rates, this study in the second phase deals with the development of an ANN-based predictive model improved with an Elephant herding optimizer (EHO), Dragonfly Algorithm (DA), Genetic Algorithm (GA), and Evolution Strategy (ES) methods for predicting the piles' bearing capacity. The network inputs included the pile geometrical features, pile area (m2), pile length (m), internal friction angle along the pile body and pile tip (Ø°), and effective vertical stress. The MLP model pile's output was the ultimate bearing capacity. A sensitivity analysis was performed to determine the optimum parameters to select the best predictive model. A trial-and-error technique was also used to find the optimum network architecture and the number of hidden nodes. According to the results, there is a good consistency between the pile-bearing DA-MLP-predicted capacities and the measured bearing capacities. Based on the R2 and determination coefficient as 0.90364 and 0.8643 for testing and training datasets, respectively, it is suggested that the DA-MLP model can be effectively implemented with higher reliability, efficiency, and practicability to predict the bearing capacity of piles.
In recent years, as flood damage caused by heavy rains increased, the great-depth tunnel using urban underground space is emerging as a countermeasure of urban inundation. The great-depth tunnel is used to reduce urban inundation by using the underground space. The drainage efficiency of great-depth tunnel depends on the intake design, which leads to increase discharge into the underground space. The spiral intake and the tangential intake are commonly used for the inlet facility. The spiral intake creates a vortex flow along the drop shaft and reduces an energy of the flow by the wall friction. In the tangential intake, flow simply falls down into the drop shaft, and the design is simple to construct compared to the spiral intake. In the case of the spiral intake, the water level at the drop shaft entrance is risen due to the chocking induced by the flowrate increase. The drainage efficiency of the tangential intake decreases because the flow is not sufficiently accelerated under low flow conditions. Therefore, to compensate disadvantages of the previously suggested intake design, the multi-stage intake was developed which can stably withdraw water even under a low flow rate below the design flow rate. The hydraulic characteristics in the multi-stage intake were analyzed by changing the flow rate to compare the drainage performance according to the intake design. From the measurements, the drainage efficiency was improved in both the low and high flow rate conditions when the multi-stage inlet was employed.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.37
no.1
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pp.77-82
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2013
A cyclone separator has been widely used in various industrial processes for removing fine particulate matter because it is easy to fabricate, cost effective, and adaptable to extremely harsh conditions. However, owing to the complex flow field in cyclones, a complete understanding of the detailed mechanisms of particulate removal has not yet been gained. In this study, a theoretical analysis was performed for calculating the collection efficiency and cut-off size in cyclones by taking into account the effects of geometrical and flow parameters. The collection efficiency and cut-off size values predicted by the theoretical model showed good agreement with experimental measurements for particles with a diameter of $0.5-30{\mu}m$. It was also revealed that the surface friction, along with the flow and geometrical parameters, has a significant effect on the cyclone performance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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