For the analysis of Kirchhoff plate bending problems, a new meshless method is implemented. For the satisfaction of the $C^1$ continuity condition in which the first derivative is treated an another primary variable, Hermite interpolation is enforced on standard reproducing kernel particle method. In order to impose essential boundary conditions on solving $C^1$ continuity problems, shape function modifications are adopted. Through numerical tests, the characteristics and accuracy of the HRKPM are investigated and compared with the finite element analysis. By this implementatioa it is shown that high accuracy is achieved by using HRKPM for solving Kirchhoff plate bending problems.
Based on the energy-variational principle, a coupling vibration analysis model of high-speed railway simply supported beam bridge-track structure system (HSRBTS) was established by considering the effect of shear deformation. The vibration differential equation and natural boundary conditions of HSRBTS were derived by considering the interlayer slip effect. Then, an analytic calculation method for the natural vibration frequency of this system was obtained. By taking two simply supported beam bridges of high-speed railway of 24 m and 32 m in span as examples, ANSYS and MIDAS finite-element numerical calculation methods were compared with the analytic method established in this paper. The calculation results show that two of them agree well with each other, validating the analytic method reported in this paper. The analytic method established in this study was used to evaluate the natural vibration characteristics of HSRBTS under different interlayer stiffness and length of rails at different subgrade sections. The results show that the vertical interlayer compressive stiffness had a great influence on the high-order natural vibration frequency of HSRBTS, and the effect of longitudinal interlayer slip stiffness on the natural vibration frequency of HSRBTS could be ignored. Under different vertical interlayer stiffness conditions, the subgrade section of HSRBTS has a critical rail length, and the critical length of rail at subgrade section decreases with the increase in vertical interlayer compressive stiffness.
Numerical simulations were performed for the evaluation of wave and current loads on a fixed cylindrical substructure model for an ocean wind turbine using the ANSYS-CFX package. The numerical wave tank was actualized by specifying the velocity at the inlet and applying momentum loss as a wave damper at the end of the wave tank. The Volume-Of-Fluid (VOF) scheme was adopted to capture the air-water interface. An accuracy validation of the numerical wave tank with a truncated vertical circular cylinder was accomplished by comparing the CFD results with Morison's formula, experimental results, and potential flow solutions using the higher-order boundary element method (HOBEM). A parametric study was carried out by alternately varying the length and amplitude of the wave. As a meaningful engineering application, in the present study, three kinds of conditions were considered, i.e., cases with current, waves, and a combination of current and progressive waves, passing through a cylindrical substructure model. It was found that the CFD results showed reasonable agreement with the results of the HOBEM and Morison's formula when only progressive waves were considered. However, when a current was included, CFD gave a smaller load than Morison's formula.
This paper illustrates the use of electric field computation to optimize the design of high voltage composite bushing. In the bushing, a high electric stress occurred between field shaper and central conductor by the closely space. Also coaxial cylindrical shield has a great height along the axis to control an electric field. Consequently, all the potentials are raised axially along the field shaper and electric stress is concentrated on a part of the surface of the FRP tube near the upper end of the field shaper. Maxwell 2D simulator based on the boundary element method was also introduced in order to verify the reliability of the polymer bushing. The optimized design uses internal elements for electric stress grading at critical parts of the bushing.
This paper illustrates the use of electric field computation to optimize the design of high voltage composite bushing. In the bushing, a high electric stress occurred between field shaper and central conductor by the closely space. Also coaxial cylindrical shield has a great height along the axis to control an electric field. Consequently, all the potentials are raised axially along the field shaper and electric stress is concentrated on a part of the surface of the FRP tube near the upper end of the field shaper. Maxwell 2D simulator based on the boundary element method was also introduced in order to verify the reliability of the polymer bushing. The optimized design uses internal elements for electric stress grading at critical parts of the bushing.
This paper describes the electric field distribution of high voltage polymer bushing with inner field shaper designs. The field control can be achieved by means of the designs of such internal field shaper. But high electric stress occurred between field shaper and central conductor by the closely space. In accordance, the floating and ring shield designs was importance for electric stress grading at critical parts of the bushing. The bushing has a central conductor, and internal ring shield or floating shield, gaps are formed between field shaper and ring shield. Accordance equipotential lines extend through gaps. Maxwell 2D simulator based on the boundary element method was also introduced in order to verify the reliability of the polymer bushing.
This paper describes the analysis of electric field distribution of high voltage polymeric bushing with structure. The high voltage bushing consists of FRP tube and housing made of LSR. The field control can be achieved by means of the design of such internal field shaper and top corona ring as grading electrodes. In accordance, the optimized design uses both internal and external elements for electric stress grading at critical parts of the bushing. Maxwell 2D simulator based on the boundary element method was also introduced in order to verify the reliability of the polymeric bushing.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제8권2호
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pp.127-136
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2016
Springing is the resonance phenomenon of a ship hull girder with incoming waves having the same natural frequency of the ship. In this study, a simple and reliable calculation method was developed based on quadratic strip theory using the Timoshenko beam approach as an elastic hull girder. Second-order hydrodynamic forces and Froude-Krylov forces were applied as the external force. To improve the accuracy of the strip method, the variation in the added mass along the ship hull longitudinal direction, so called tip-effect, was considered. The J-factor was also employed to compensate for the effect of three-dimensional fluid motion on the two-node vibration of the ship. Using the developed method, the first- and second-order vertical bending moments of the Flokstra ship were compared. A comparative study was also carried out for a uniform barge ship and a 10,000 TEU container ship with the respective methods including the J-factor and tip-effect.
To study the vibration characteristics of a high-speed railway continuous girder bridge-track coupling system (HSRCBT), a coupling vibration analysis model of an m-span continuous girder bridge-subgrade-track system with n-span approach bridge was established. The model was based on the energy and its variational method, where both the interlaminar slip and shear deformation effects were considered. In addition, the free vibration equations and natural boundary conditions of the HSRCBT were derived. Further, according to the coordination principle of deformation and mechanics, an analytical method for calculating the natural vibration frequencies of the HSRCBT was obtained. Three typical bridge-subgrade-track coupling systems of high-speed railway were taken and the results of finite element analysis were compared to those of the analytical method. The errors between the simulation results and calculated values of the analytical method were less than 3%, thus verifying the analytical method proposed in this paper. Finally, the analytical method was used to investigate the influence of the number of the approach bridge spans and the interlaminar stiffness on the natural vibration characteristics of the HSRCBT based on the degree of sensitivity. The results suggest the approach bridges have a critical number of spans and in general, the precision requirements of the analysis could be met by using 6-span approach bridges. The interlaminar vertical compressive stiffness has very little influence on the low-order natural vibration frequency of HSRCBT, but does have a significant influence on higher-order natural vibration frequency. As the interlaminar vertical compressive stiffness increases, the degree of sensitivity to interlaminar stiffness of each of the HSRCBT natural vibration characteristics decrease and gradually approach zero.
복합적층 구조물에서 복합재료는 그 자체의 높은 강성, 강도와 내구성등의 특성을 갖고 있을 뿐 아니라, 구조물의 역학적 특성에 따라 얼마든지 재료의 특성을 합리적으로 구성하여 배치할 수 있는 매우 우수한 장점이 있다. 본 연구에서는 등분포로 재하된 복합적층경사판의 처짐에 관한 해석으로서 복합적층 경사판의 처짐을 나타내는 단일 4차 편미분방정식을 3개의 종속변수를 갖는 3원2차 연립방정식을 이용하여 해석하는 수치해석 법을 제시하였으며, 대칭 앵글-플라이 각도로 적층, 역대칭 앵글-플라이 각도로 적층, 비대칭 앵글-플라이 각도로 적층한 경우에 처짐과 단면력을 비교 검토하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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