International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.7
no.1
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pp.142-156
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2015
A new method for ship Inner Shell optimization, which is called Parametric Inner Shell Optimization Method (PISOM), is presented in this paper in order to improve both hull performance and design efficiency of transport ship. The foundation of PISOM is the parametric Inner Shell Plate (ISP) model, which is a fully-associative model driven by dimensions. A method to create parametric ISP model is proposed, including geometric primitives, geometric constraints, geometric constraint solving etc. The standard optimization procedure of ship ISP optimization based on parametric ISP model is put forward, and an efficient optimization approach for typical transport ship is developed based on this procedure. This approach takes the section area of ISP and the other dominant parameters as variables, while all the design requirements such as propeller immersion, fore bottom wave slap, bridge visibility, longitudinal strength etc, are made constraints. The optimization objective is maximum volume of cargo oil tanker/cargo hold, and the genetic algorithm is used to solve this optimization model. This method is applied to the optimization of a product oil tanker and a bulk carrier, and it is proved to be effective, highly efficient, and engineering practical.
This paper investigates the stability of a three-dimensional (3D) wedge under the pseudo-static action of an earthquake based on the nonlinear Barton-Bandis (B-B) failure criterion. The influences of the mechanical parameters of the discontinuity surface, the geometric parameters of the wedge and the pseudo-static parameters of the earthquake on the stability of the wedge are analyzed, as well as the sensitivity of these parameters. Moreover, a stereographic projection is used to evaluate the influence of pseudo-static direction on instability mode. The parametric analyses show that the stability coefficient and the instability mode of the wedge depend on the mechanical parameter of the rock mass, the geometric form of the wedge and the pseudo-static state of the earthquake. The friction angle of the rock φb, the roughness coefficient of the structure surface JRC and the two angles related to strikes of the joints θ1 and θ2 are sensitive to stability. Furthermore, the sensitivity of wedge height h, the compressive strength of the rock at the fracture surface JCS and the slope angle α to the stability are insignificant.
A numerical model is represented to calculate the wave fields such as the reflected waves, the transmitted waves, and depth averaged velocities over submerged breakwaters for the normally incident wave trains of nonlinear monochromatic wave. The numerical model is correctly formulated by using both the finite amplitude shallow water equations with the effects of bottom friction and the explicit dissipative Lax-Wendroff finite difference scheme, also satisfactorily verified by comparison with the other results. The behaviors of reflected and transmitted waves with respect to geometric parameters of submerged breakwater such as the slope, crest depth, and crest width are numerically analyzed in this study. In particular, the reflection and transmission coefficients are quantitatively calculated as the function of geometric parameter of submerged breakwater. It is found that the crest depth among parameters related to practical design may be the most important parameter in designing the submerged breakwater. Therefore, the effective and economic performances of submerged breakwater should be depended on the determination of optimal crest depth.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.14
no.3
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pp.222-228
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2013
A jetfighter shape modeling method based on design features is researched, to improve the efficiency of shape modeling in the stage of conceptual aircraft design. The aircraft's general design features and shape parameters, including geometric and position parameters, are described. The coordinate systems of the entire aircraft and its components are defined. As a sample of local shape, a method of inlet intake modeling is introduced. The whole process of the modeling method is proposed. Three examples of different jetfighters are listed, to describe the achievement of basic layout, which includes four main elements. The Fusion of Components can be achieved by regulating the details of the sections of the fuselage. Sample Cases of typical layouts are shown to verify the effectiveness of the proposed method, which provides the basis for further analysis and optimization.
This paper describes a new method for the faster shape optimization of the electromagnetic devices. In a conventional iterative method of shape design optimization using design sensitivity based on a finite element method, meshes for a new shape of the model are generated and a discretized system equation is solved using the meshes in each iteration. They cause much design time. To save this time, a polynomial approximation of the finite element solution with respect to the geometric design parameters using Taylor expansion is constructed. This approximate state variable expressed explicitly in terms of design parameters is employed in a gradient-based optimization method. The proposed method is applied to the shape design of quadrupole magnet.
As a stator for steam turbine diaphragm, hollow-type nozzle stator to substitute for conventional solid one is introduced in this study. This hollowed stator can be separated into two parts such as upper and lower plates with large and curved surface area. This study focuses on thick plate forming process for the upper plate of the hollow-partitioned nozzle stator. First, to reduce forming defects such as under-cut and localized thinning of the deformed plate, and to avoid tool interruption between forming punch and lower die, tool design including the position determination of forming surfaces is performed. Uni-axial tensile tests are carried out using SUS409L steel plate with initial thickness of 5.00mm, and plastic strain ratio (r-value) is also obtained. Due to the asymmetric curved configuration of the upper plate, it is hard to adopt a series of blank holder or draw-bead, so the initial plate during this thick plate forming experiences unstable and non-uniform contact. To easy this forming difficulty and find suitable tool geometry without sliding behavior of the workpiece in the die cavity, two geometric parameters with respect to each shoulder angle of the lower die and the upper punch are adopted. FE models with consideration of 21 combinations for the geometric parameters are built-up, and numerical simulations are performed. From the simulated and predicted results, it is shown that the geometric parameter combinations with ($30^{\circ}$, $90^{\circ}$) and ($45^{\circ}$, $90^{\circ}$) for the shoulder angle of the lower die and the upper punch are suitably applied to this upper plate forming of the hollow-partitioned nozzle stator used for the turbine diaphragm.
With the development of spatial structures, the joints are becoming more and more complex to connect tubular members of spatial structures. In this study, an approach is proposed to establish high-efficiency finite element model of multiplanar KTX-joint with the weld geometries accurately simulated. Ultimate bearing capacity the KTX-joint is determined by the criterion of deformation limit and failure mechanism of chord wall buckling is studied. Size effect of fillet weld on the joint ultimate bearing capacity is preliminarily investigated. Based on the validated finite element model, a parametric study is performed to investigate the effects of geometric and loading parameters of KT-plane brace members on ultimate bearing capacity of the KTX-joint. The effect mechanism is revealed and several design suggestions are proposed. Several simple reinforcement methods are adopted to constrain the chord wall buckling. It is concluded that the finite element model established by proposed approach is capable of simulating static behaviors of multiplanar KTX-joint; chord wall buckling with large indentation is the typical failure mode of multiplanar KTX-joint, which also increases chord wall displacements in the axis directions of brace members in orthogonal plane; ultimate bearing capacity of the KTX-joint increases approximately linearly with the increase of fillet weld size within the allowed range; the effect mechanism of geometric and loading parameters are revealed by the assumption of restraint region and interaction between adjacent KT-plane brace members; relatively large diameter ratio, small overlapping ratio and small included angle are suggested for the KTX-joint to achieve larger ultimate bearing capacity; the adopted simple reinforcement methods can effectively constrain the chord wall buckling with the design of KTX-joint converted into design of uniplanar KT-joint.
Eui-Chul Jeong;Sung-Hee Lee;Hyunn-Seung Lee;Jung-Gil Oh;Seok-Kwan Hong
Design & Manufacturing
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v.18
no.2
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pp.17-22
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2024
Lightweight of plastic containers is becoming an important issue due to increasing environmental legislation and consumer awareness. In this study, the CAE analysis was conducted to optimize the shape of a 500 ml lightweight square polyethylene terephthalate(PET) bottle. First, the linear buckling alaysis using the finite element method was performed to analyze the correlation between the primary geometric parameters of the bottle and the buckling critical load. Then, the optimal geometry parameters were derived, and the actual buckling load was predicted by non-linear buckling simulation. The validity of the simulation results was verified by top-loading tests of PET bottles molded with the optimized geometry. The elastic modulus and tensile yield strength of PET through tensile tests were measured to improve the accuracy of the simulation. As a result of the tensile tests, the modulus of elasticity of PET increased from 2,900 MPa to 4,275 MPa, and the tensile yield strength increased from 52.4 MPa to 88.1 MPa. Finally the buckling load of the optimized PET bottle was found to be approximately 236 N, which is very similar to the simulation precition of 238 N. This study shows the feasibility and accuracy of the CAE analysis approach for the lightweight design of PET bottles, and will provide useful guidelines for the design of PET bottles.
Korean Journal of Computational Design and Engineering
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v.13
no.6
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pp.440-449
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2008
This paper deals with a method calculating various hull form parameters which are required in numerical analysis for ship performance such as motion, maneuverability, resistance and propulsion, etc. After the hull form is designed, before the model tests the ship's performances are evaluated by various analysis tools in which the hull form parameters are used with many kinds of forms aside from offset data. Here, The hull form parameters characterize the properties of hull form and contain positional, differential and integral information implicitly. Generally, the commercial CAD-system has not functions enough for supporting these form parameters and therefore each shipyard uses its own in-house analysis program as well as commercial analysis software. To overcome these limitations, modules for supporting these analysis programs have developed. The modules contain cubic composite spline cure using local curve fairing, intersect algorithm, Gaussian integral, and other geometric techniques needed in calculating hull form parameters. Using our analysis-supporting modules, a complex hull form can be remodeled exactly to the hull form designed by CAD-system and any hull form parameter required in various performance analyses can be calculated.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2002.05a
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pp.1055-1058
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2002
Drilling process is one of the most common, yet complex operations among manufacturing processes. The performance of a drill is largely dependent upon drilling forces. Many researches focused on the effects of drill parameters on drilling forces. In this paper, the stresses occurring in drilling process are analyzed by finite element method. The analytic drilling forces considering the drill parameters and drilling conditions are used. Also, with ANSYS, geometric modeling and mesh generation of drill is performed automatically. From the study, optimal drill design and drilling condition determination may be achieved.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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