Machine or structural members subjected to fatigue loading will have a crack initiated during early part of their life. Therefore analysis of members with cracks and other discontinuities is very important. Finite element method has enjoyed widespread use in engineering, but it is not convenient for crack problems as the region very close to crack tip is to be discretized with very fine mesh. However, as the body force method (BFM), requires only the boundary of the discontinuity (crack or hole) to be discretized it is easy versatile technique to analyze such problems. In the present work fundamental solution for concentrated load x + iy acting in the semi-infinite plate at an arbitrary point $z_0=x_0+iy_0$ is considered. These fundamental solutions are in complex form ${\phi}(z)$ and ${\psi}(z)$ (England 1971). These potentials are known as Melan potentials (Ramakrishna 1994). A crack in the semi-infinite plate as shown in Fig. 1 is considered. This crack is divided into number of divisions. By applying pair of body forces on a division, the resultant forces on the remaining 'N'divisions are to be found for which ${\phi}_1(z)$ and ${\psi}_1(z)$ are derived. Body force method is applied to calculate stress intensity factor for crack in semi-infinite plate. Also for the case of crack emanating from circular hole in semi-infinite plate radial stress, hoop stress and shear stress are calculated around the hole and crack. Convergent results are obtained by body force method. These results are compared with FEM results.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.36
no.4
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pp.355-360
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2012
Cold drawn(CD) bars feature superb surface roughness, dimensional precision, and straightness. They are used in the manufacture of automotive parts and home electrical appliances. Two cross-roll straighteners have been used to manufacture CD bars for these industries. This study investigated the variation of the gap size between the two cross-rolls. It was found that changes in the gap size have a large influence on the residual stress and plastic deformation. Finite element method(FEM) simulations were performed to study the influence of the gap size on the residual stress in CD bars, and experiments were performed to verify the FEM results. The residual stresses were measured with X-ray diffraction in both the axial and the hoop directions.
A pressure vessel is a cylindrical container that accommodates a pressurized fluid. In real life, there are propane canisters and butane canisters. According to data from the Korea Gas Safety Corporation, The number of domestic gas accidents is average 33 cases of domestic gas accidents occurred per year and 20.8 for mobile butane gases. The purpose of this study was to investigate a method to prevent this kind of explosion. Common studies include forced drain through safe holes, forced separation of butane canisters, and manufacturing of high-strength steel. This paper uses a concept that reduces stress inside the cylinder using prestressed method that precede compression. In other words, install a long liner in both ends of the pressure vessel. I want to develop a safety device that acts like a gas intermediate valve.
Kim, Jaw-Hwa;Lee, Yoon-Seok;Kim, Chul;Han, Seung-Chul
Journal of the Korean Arthroscopy Society
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v.13
no.3
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pp.280-284
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2009
Purpose: The authors introduce a new technique of arthroscopic reduction of subluxed medial meniscus using suture anchor for the restoration of hoop stress. Operative Technique: Anterolateral, anteromedial, and medial midpatellar arthroscopic portal are used. Arthroscope was inserted through anterolateral portal. Through the scope, we confirmed subluxation of medial meniscus. Transection of menisci including radial and root tear were excluded. We released the anterior horn of medial meniscus through anteromedial and burred the future insertion site of suture anchor. After inserting suture anchor through medial midpatellar portal, we used 90 degree suture hook and no.2 Nylon to retrieve the suture of inserted anchor. We tied the suture by sliding knot-tying method. Weight bearing was limited for 6 weeks postoperatively. Conclusion: Arthroscopic retightening of medial meniscus is less invasive, conserving and progressed method for subluxed meniscus.
According to the requirements of ANSI B3l.8, the pipe thickness is determined with hoop stress resulted from internal pressure. And the other loads induced by soil, vehicle, thermal expansion, ground subsidence, etc shall be evaluated rationally. There are two ways of calculating stress of buried gas pipeline. The first is FEM. FEM can calculate the stress regardless of the complexity of pipeline shape and boundary conditions. But it needs high cost and long time. The second is the way to use equation. The reliable equations to calculate the stress of buried gas pipeline was developed and have been used in designing pipeline and evaluating pipeline safety, But these equation are very difficult to understand and use for non-specialist. For easy calculation of non-specialist, the new computer program to calculate stress of buried natural gas pipeline have been developed. The stress is calculated by the equations and extrapolation of the graph resulted from FEM. The full paper is consist of series I and II. In this paper, series I, the calculating equation of the program is explained in detail.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.20
no.6
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pp.1125-1146
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2018
Segment lining applied to the TBM tunnel is mainly made of concrete, and it requires sufficient structural capacity to resist loads received during the construction and also after the completion. When segment lining is design to the Limit State Design, both Ultimate Limit State (ULS) and Service Limit State (SLS) should be met for the possible load cases that covers both permanent and temporary load cases - such as load applied by TBM. When design segment lining, it is important to check structural capacity at the joints as both temporary and permanent loads are always transferred through the segment joints, and sometimes the load applied to the joint is high enough to damage the segment - so called bursting failure. According to the various design guides from UK (PAS 8810, 2016), compression stress at the joint surface can generate bursting failure of the segment. This is normally from the TBM's jacking force applied at the circumferential joint, and the lining's hoop thrust generated from the permanent loads applied at the radial joint. Therefore, precast concrete segment lining's joints shall be designed to have sufficient structural capacity to resist bursting stresses generated by the TBM's jacking force and by the hoop thrust. In this study, bursting stress at the segment joints are calculated, and the joint's structural capacity was assessed using Leonhardt (1964) and FEM analysis for three different design cases. For those three analysis cases, hoop thrust at the radial joint was calculated with the application of the most widely used limit state design codes Eurocode and AASHTO LRFD (2017). For the circumferential joints bursting design, an assumed TBM jack force was used with considering of the construction tolerance of the segments and the eccentricity of the jack's position. The analysis results show reinforcement is needed as joint bursting stresses exceeds the allowable tensile strength of concrete. This highlights that joint bursting check shall be considered as a mandatory design item in the limit state design of the segment lining.
A modified Pagano method is developed for the three-dimensional (3D) free vibration analysis of simply-supported, multilayered functionally graded material (FGM) circular hollow cylinders with a constant rotational speed with respect to the meridional direction of the cylinders. The material properties of each FGM layer constituting the cylinders are regarded as heterogeneous through the thickness coordinate, and then specified to obey a power-law distribution of the volume fractions of the constituents, and the effects of centrifugal and Coriolis accelerations, as well as the initial hoop stress due to rotation, are considered. The Pagano method, which was developed for the static and dynamic analyses of multilayered composite plates, is modified in that a displacement-based formulation is replaced by a mixed formulation, the complex-valued solutions of the system equations are transferred to the real-valued solutions, a successive approximation method is adopted to extend its application to FGM cylinders, and a propagator matrix method is developed to reduce the time needed for its implementation. These modifications make the Pagano method feasible for multilayered FGM cylinders, and the computation in the implementation is independent of the total number of the layers, thus becoming less time-consuming than usual.
Rasheed, Hayder A.;El-Fattah, Ahmed M. Abd;Esmaeily, Asad;Jones, John P.;Hurst, Kenneth F.
Computers and Concrete
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v.10
no.4
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pp.331-347
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2012
This paper describes the varying material model, the analysis method and the software development for reinforced concrete circular columns confined by spiral or hoop transverse steel reinforcement and subjected to eccentric loading. The widely used Mander model of concentric loading is adapted here to eccentric loading by developing an auto-adjustable stress-strain curve based on the eccentricity of the axial load or the size of the compression zone to generate more accurate interaction diagrams. The prediction of the ultimate unconfined capacity is straight forward. On the other hand, the prediction of the actual ultimate capacity of confined concrete columns requires specialized nonlinear analysis. This nonlinear procedure is programmed using C-Sharp to build efficient software that can be used for design, analysis, extreme event evaluation and forensic engineering. The software is equipped with an elegant graphics interface that assimilates input data, detail drawings, capacity diagrams and demand point mapping in a single sheet. Options for preliminary design, section and reinforcement selection are seamlessly integrated as well. Improvements to KDOT Bridge Design Manual using this software with reference to AASHTO LRFD are made.
To investigate the effect of hydrogen and oxygen contents on hydride reorientations during cool-down processes, zirconium-niobium cladding tube specimens were hydrogen-charged before some specimens were oxidized, resulting in 250 ppm and 500 ppm hydrogen-charged specimens containing no oxide and an oxide thickness of $0.38{\mu}m$ at each surface. The nonoxidized and oxidized hydrogen-charged specimens were heated up to $400^{\circ}C$ and then cooled down to room temperature at cooling rates of $0.3^{\circ}C/min$ and $8.0^{\circ}C/min$ under a tensile hoop stress of 150 MPa. The lower hydrogen contents and the slower cooling rate generated a larger fraction of radial hydrides, a longer radial hydride length, and a lower ultimate tensile strength and plastic elongation. In addition, the oxidized specimens generated a smaller fraction of radial hydrides and a lower ultimate tensile strength and plastic elongation than the nonoxidized specimens. This may be due to: a solubility difference between room temperature and $400^{\circ}C$; an oxygen-induced increase in hydrogen solubility and radial hydride nucleation energy; high temperature residence time during the cool-down; or undissolved circumferential hydrides at $400^{\circ}C$.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2003.05a
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pp.43-47
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2003
This paper presents the optimum design of cylindrical shell under external pressure loading. Two kinds of material, AI7075-T6, Ti-6AI-4V, are considered. For each material, the design variable is a thickness of the unstiffened parallel middle body shell, and the state variable, constraint, is hoop stress and the object function is total weight of the cylindrical shell. Optimization is performed by conventional FE Program, ANSYS. In addition, buckling analysis is performed for the middle body of the cylindrical shell. Finally, we calculates the payload of the cylindrical shell to keep neutral buoyancy with optimized thickness in deep-sea applications.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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