This paper studies the buckling response of nonuniform functionally graded micro-sized tubes according to the high-order tube theory (HOTT) and classical beam theory (CBT) in addition to nonlocal strain gradient theory. The microtube is made of axially functionally graded material (AFGM). Both inner and outer tube radiuses are changed along the tube length; the microtube is the truncated conical type of tube. The nonlinear partial differential (PD) the formulations are obtained on the basis of the energy conservation method. Then, the linear and nonlinear results are computed via a powerful numerical approach. Finally, the impact of various parameters on the stability of axially functionally graded (AFG) microtube regarding the buckling analysis is discussed.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.39
no.4
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pp.489-494
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2015
This research focused on minimizing the response of fixed cylindrical offshore structures to a ship impact considering the seawater fluid part. A collision between a ship and offshore structure is generally a complex problem and it is often impractical to perform rigorous finite element analyses to include all the effects and sequences during the collision. The structural behavior of a fixed cylindrical type offshore substructure with a seawater fluid part has a simpler response and small deformation due to the dissipation of impact energy. Upon applying the impact force of a ship to the cylindrical structure, the maximum acceleration, internal energy, and plastic strain are calculated for each load cases using Ls-dyna finite element software. In the maximum cases 2.0 m/s velocity, the response result for the structure was carried out to compare between having a fluid region and no fluid region. Fluid-structure interaction analysis was performed using the ALE method, which make it possible to apply a fluid region on the impact problem. The case of a fixed cylindrical type offshore structure without a seawater fluid part can be a more conservative design.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.11
no.7
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pp.2341-2348
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2010
In this paper, strain and stress on space frame are analyzed at racing car under crash loads. As the deformation is reduced to a minimum during crash and the vulnerable parts are grasped, the safety of driver is ensured. The vehicle frame is modelled with truss structure by inputting the material property of carbon steel on finite element analysis. The increase of impulse momentum is due to speed change at frontal collision. This influence effected on vehicle frame is also analyzed by ANSYS program. The deformation of the frame is studied by applying the crash loads at front, side and rear directions. Though the influence on the seat of driver is small at frontal and rear crash, the deformation due to impact is progressed into this seat. The safety of frame is enhanced by making up for these weak deformations and these results of simulation analysis can be applied to the production of the actual vehicle frame.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.34
no.1
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pp.77-86
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1997
The advanced development in many fields of engineering and science has caused much interests and demands for crashworthiness and non-linear dynamic transient analysis of structure response. Crash and impact problems have a dominant characteristic of large deformation with material plasticity for short time scales. The structural material shows strain rate-dependent behaviors in those cases. Conventional rate-independent constitutive equations used in the general purposed finite analysis programs are inadequate for dynamic finite strain problems. In this paper, a rate-dependent constitutive equation for elastic-plastic material is developed. The plastic stretch rate is modeled based on slip model with dislocation velocity and its density so that there is neither yielding condition, nor loading conditions. Non-linear hardening rule is also introduced for finite strain. Material constants of present constitutive equation are determined by experimental data of mild steel, and the constitutive equation is applied to uniaxile tension loading.
In this paper, the strength analysis has been presented for the stress and strain by using the finite element method for various shell models of the helmets. The advanced helmet that would provide head protection without causing discomfort to the user when it was worn for long periods of time should be manufactured for increasing the safety and workability of the workers. We need a safe, comfortable and light weight of the helmet shell structure. Thus, the helmets had to stand up to the most rigorous conditions encountered for the fire and gas explosion. The FEM computed results show that when the impulsive force is applied on the summit area of a helmet shell structure, the maximum stress and strain have been occurred around the position of an applied impact force, which may lead to the initial failure on the summit of the helmet shell. Thus, the summit area of the helmet shell should be supported by a bead frame and increased thickness of the bead. But the overall thickness of the helmet is to decrease for the light weight of a helmet.
The brittle materials like rocks show complicated strain-softening behavior after the peak which is hard to model using the classical constitutive models based on the relation between strain and stress tensors. A kinematically constrained three-dimensional microplane constitutive model is developed for granite. The model is verified by fitting the experimented data of Westerly granite and Bonnet granite. The triaxial behavior of granite is well reproduced by the model as well as the uniaxial behavior. We studied the development of the fracture zone in granite during blasting impact using the model with the standard finite element method. All the results obtained from the microplane model developed are compared to those from the linear elasticity model which is commonly used in many researches and practices. It is found that the nonlinearity of rocks sigificantly affects the results of analysis.
In the existing method to design geosynthetic reinforced embankment, the required strength of reinforcements is determined by vertical stress only rather than strain. This strength is not in accord with tensile strength that behaves as reinforcement in earth structures. The reinforcement and adjacent soil on the failure plan behave in one unit at the initial stress phase but they make a gap in strain as stress increases. This issue may cause a big impact as a critical factor on geosynthetic reinforcement design in earth structures. The quantitative analysis on strain behavior was performed with a PET Mat reinforced embankment on soft ground. From this study, several outstanding discussions are found that tensile strength of reinforcement governs the failure of embankment when the soil stress is greater than failure stress. Also the optimum required tensile strength of geosynthetic reinforcement(Tos) should be determined by stress, displacement, displacement gap and safety factor of soil-PET Mat at the location of PET Mat.
Park, Sang-Hyun;Shin, Hyun Kyoung;Kang, Eungsoon;Cho, Sang-Rai;Jang, Yong-Su;Baek, Nam-Ki;Park, Dong-Ki
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.57
no.4
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pp.182-190
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2020
This study reports a series of drop impact tests performed to generate denting damages on stiffened plates and their residual ultimate strength tests under axial compression. The models were fabricated of general structural steel, and each model has six longitudinal stiffeners and two transverse frames. Among six fabricated models, four were damaged, and two were left intact for reference. To investigate the effects of collision velocity and impact location on the extent of damage, the drop height and the impact location were changed in each impact test. After performing the collision tests, the ultimate axial compression tests were conducted to investigate the residual strengths of the damaged stiffened plates. Finite element analyses were also carried out using a commercial package Abaqus/Explicit. The material properties obtained from a quasi-static tensile tests were used, and the strain-rate sensitivity was considered. After importing the collision simulation results, the ultimate strength calculations were carried out and their results were compared with the test data for the validation of the finite element analysis method.
The aim of this study is to investigate the characteristics on the profile of local ice load acting on side shell of port side in bow part due to broken ice during icebreaking of ships in ice covered waters. The first Korean icebreaking research vessel 'ARAON' had a sea ice field trial in the Arctic Sea during early August, 2010, and the signals due to local ice impact measured from several strain gauges installed at bow part were gathered. It is known that these data with structural response characteristics due to local ice impact have some different characteristics with a typical hydraulic impact pressure - time history. In this study, the time history on the measured signals was analyzed and the characteristic values were presented using non-dimensional parameters.
The localized shear and the slip lines are easily observed in elastic-brittle-plastic rock. After yielding, the strength of the brittle rock suddenly drops from the peak value to the residual value, and there are slip lines which divide the macro rock into numbers of elements. There are slippages of elements along the slip lines and the displacement field in the plastic region is discontinuous. With some restraints, the discontinuities can be described by the combination of two smooth functions, one is for the meaning of averaging the original function, and the other is for characterizing the breaks of the original function. The slip lines around the circular opening in the plastic region of an isotropic H-B rock which subjected to a hydrostatic in situ stress can be described by the logarithmic spirals. After failure, the deformation mechanism of the plastic region is mainly attributed to the slippage, and a slippage parameter is introduced. A new analytical solution is presented for the plane strain analysis of displacements around circular openings. The displacements obtained by using the new solution are found to be well coincide with the exact solutions from the published sources.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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