The compression creep behavior of grains when loaded depends not only on load but also on duration of load application. The most common methods of studying the load-time characteristics of agricultural products is by employing rheological models such as Burger's model. However it is sometimes not sufficient to describe the viscoelastic behavior of grains to be Burger's model. For this reason, this study was conducted to develop the rheological model which represented the creep compliance response of the rough rice kernel and was a function of initial stress applied and time. The effects of the initial stress applied and the moisture content on the compression creep behavior of the rough rice kernel were analyzed. The results were obtained from the study as follows: 1. Since the viscoelastic behavior of the rough rice kernel was nonlinear, the transient and steady state creep compliance was satisfactorily modelled as follows: $$J({\sigma},t)=A{\sigma}^B[C+Dt-exp(-Ft)]$$ But, for the every stress applied, the compression creep behavior of the samples tested can be well described by Burger's model respectively. 2. The creep compliance, the instantaneous elastic strain, the retarded elastic strain and the viscous strain of the sample tested generally increased in magnitude with increasing the applied initial stress and the moisture content used in the tests. At low moisture content, the creep compliance for the Japonica-type rough rice kernel Was a little higher than those for Indica-type and at high moisture content, vice versa at high moisture content. 3. The retardation times of the samples had not an uniform tendency by the initial stress and the moisture content. The retardation times ranged from 0.66 to 6.76 seconds, and the creep progressed from transient to steady state at a relatively high rate. 4. The less viscous strain than the instantaneous elastic strain for the samples tested indicated that rough rice kernel behaved as a viscoelastic body characterized by elasticity than viscosity.
Many novel materials exhibit a property of different elastic moduli in tension and compression. One such material is graphene, a wonder material, which has the highest strength yet measured. Investigations on buckling problems for structures with different moduli are scarce. To address this new problem, firstly, the nondimensional expression of the relation between offset of neutral axis and deflection curve is derived based on the phased integration method, and then using the energy method, load-deflection relation of the rod is determined; Secondly, based on the improved constitutive model for different moduli, large deformation finite element formulations are developed and combined with the arc-length method, finite element iterative program for rods with different moduli is established to obtain buckling critical loads; Thirdly, material mechanical properties tests of graphite, which is the raw material of graphene, are performed to measure the tensile and compressive elastic moduli, moreover, buckling tests are also conducted to investigate the buckling behavior of this kind of graphite rod. By comparing the calculation results of the energy method and finite element method with those of laboratory tests, the analytical model and finite element numerical model are demonstrated to be accurate and reliable. The results show that it may lead to unsafe results if the classic theory was still adopted to determine the buckling loads of those rods composed of a material having different moduli. The proposed models could provide a novel approach for further investigation of non-linear mechanical behavior for other structures with different moduli.
This paper provides a reference to determine the seal performance of metallic O-rings for a reactor pressure vessel (RPV). A nonlinear elastic-plastic model of an O-ring was constructed by the finite element method to analyze its intrinsic properties. It is also validated by experiments on scaled samples. The effects of the compression ratio, the geometrical parameters of the O-ring, and the structure parameters of the groove on the flange are discussed in detail. The results showed that the numerical analysis of the O-ring agrees well with the experimental data, the compression ratio has an important role in the distribution and magnitude of contact stress, and a suitable gap between the sidewall and groove can improve the sealing capability of the O-ring. After the optimization of the sealing structure, some key parameters of the O-ring (i.e., compression ratio, cross-section diameter, wall thickness, sidewall gap) have been recommended for application in megakilowatt class nuclear power plants. Furthermore, air tightness and thermal cycling tests were performed to verify the rationality of the finite element method and to reliably evaluate the sealing performance of a RPV.
Yong-Dae Kim;Jeong-Won Lee;Eui-Chul Jeong;Sung-Hee Lee
Design & Manufacturing
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v.17
no.1
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pp.48-55
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2023
In this study, on the structure simulation for manufacturing a high strength/light weight 48V battery housing for a mild hybrid vehicle was conducted. Compression analysis was performed in accordance with the international safety standards(ECE R100) for existing battery housings. The effect of plastic materials on compressive strength was analyzed. Three models of truss, honeycomb and grid rib for the battery housing were designed and the strength characteristics of the proposed models were analyzed through nonlinear buckling analysis. The effects of the previous existing rib, double-sided grid rib, double-sided honeycomb rib and double-sided grid rib with a subtractive draft for the upper cover on the compressive strength in each axial direction were examined. It was confirmed that the truss rib reinforcement of the battery housing was very effective compared to the existing model and it was also confirmed that the rib of the upper cover had no significant effect. In the results of individual 3-axis compression analysis, the compression load in the lateral long axis direction was the least and this result was found to be very important to achieve the overall goal in designing the battery housing. To reduce the weight of the presented battery housing model, the cell molding method was applied. It was confirmed that it was very effective in reducing injection pressure, clamping force and weight.
The purpose of this paper is to provide and verify an analytical method, based on the spline finite strip method, which can be used to investigate the buckling mode and stress of thin-walled steel sections. Geometric imperfection and initial stress of plates and plate assemblies, which are resulted from various preloadings and may cause prebuckling deformations before buckling, are included in the analysis. Material nonlinearity and residual stress are also considered. It can be applied to sections with simple or non-simple boundary conditions and arbitrary loading. The method has been applied to investigate the buckling behavior of plates and plate assemblies which are subjected to compression with initial imperfections and residual stresses.
Kankeri, Pradeep;Prakash, S. Suriya;Pachalla, Sameer Kumar Sarma
Structural Engineering and Mechanics
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v.65
no.5
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pp.535-546
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2018
The objective of this study is to understand the behaviour of hollow core slabs strengthened with FRP and hybrid techniques through numerical and analytical studies. Different strengthening techniques considered in this study are (i) External Bonding (EB) of Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) laminates, (ii) Near Surface Mounting (NSM) of CFRP laminates, (iii) Bonded Overlay (BO) using concrete layer, and (iv) hybrid strengthening which is a combination of bonded overlay and NSM or EB. In the numerical studies, three-dimensional Finite Element (FE) models of hollow core slabs were developed considering material and geometrical nonlinearities, and a phased nonlinear analysis was carried out. The analytical calculations were carried out using Response-2000 program which is based on Modified Compression Field Theory (MCFT). Both the numerical and analytical models predicted the behaviour in agreement with experimental results. Parametric studies indicated that increase in the bonded overlay thickness increases the peak load capacity without reducing the displacement ductility. The increase in FRP strengthening ratio increased the capacity but reduced the displacement ductility. The hybrid strengthening technique was found to increase the capacity of the hollow core slabs by more than 100% without compromise in ductility when compared to their individual strengthening schemes.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.31
no.7
s.262
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pp.792-799
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2007
A newly developed cellular metal based on kagome lattice is an ideal candidate for multifunctional materials achieving various optimal properties. Intensive efforts have been devoted to develop efficient techniques for mass production due to its wide potential applications. Since a variety of imperfections would be inevitably included in the realistic fabrication processes, it is highly important to examine the correlation between the imperfections and material strengths. Previous performance tests were mostly done by numerical simulations such as finite element method (FEM), but only for perfect structures without any imperfection. In this paper, we developed an efficient numerical framework using nonlinear random network analysis (RNA) to verify how the statistical imperfections (geometrical and material property) contribute to the performance of general truss structures. The numerical results for kagome truss structures are compared with experimental measurements on 3-layerd WBK (wire-woven bulk kagome). The mechanical strength of the kagome structures is shown relatively stable with the Gaussian types of imperfections.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2002.05a
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pp.778-781
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2002
Durability of rubber dust cover in the ball joint for automotive suspension parts were analyzed by FEM and compared with experimental data. Upper open area of ball joint is sealed by dust cover for preventing outflow of the lubricating oil and intrusion of send, dust, water, etc. This rubber cover undergoes repeated loadings such as tension and compression while the car is running. Analysis about rubber material needs to consider every kinds of nonlinearities arise in finite element analysis, which are geometric nonlinearity due to large displacement and small strain, materially nonlinearity and nonlinear boundary condition such as contact. So in the study, the deformation behavior of dust cover was analysed by using the commercial finite element program MARC. This program could solve these kinds of nonlinear analysis accurately. Finite element model of dust cover is considered as 3-dimensional half model based on 2-dimensional axisymmetric model. Material property of rubber was modeled by Ogden model and input data for calculation takes form uniaxial tension test of rubber specimen, The final object of the study is obtaining the design specification of dust covers and the result of analysis should be a useful data to design of rubber
The current design practice of an electric transmission tower is based on the allowable stress design. Design strengths of the electric transmission tower's compression member are determined by buckling the strength of the member itself without considering joint strength. There is a possibility of a joint failure prior to the buckling of a member. Therefore, in this study, joint strength is calculated for various member forces, and the shape of joint and database of strength were established. These data was compared with the member strength obtained from previous research studies based on an equivalent nonlinear analysis technique. Finally, practical evaluation and design method to distinguish failure mode in an electric transmission tower member is proposed.
We calculate the coordinates of an axisymmetric nozzle with a central body. This nozzle ensures a transonic flow with a plane sound surface, which is orthogonal to the symmetry axis and has a wall kink at the sonic point, The Chaplygin transformation in the subsonic part of the flow leads the Dirichlet problem for a system of nonlinear equations. The definition domain of the solution in the velocity-hodograph plane is taken as a rectangle. This enables one to obtain the nozzle with a monotonic distribution of velocity along its subsonic part. In the nonlinear differential equation, the linear Chaplygin operator for plane flows is separated, which allows the iterative calculation of the solution. The supersonic part of the nozzle is calculated under the assumption that the flow at the nozzle exit is uniform and parallel to the symmetry axis; i.e., the supersonic jet outflows to the submerged space with the same pressure. The calculation is performed by the characteristic method. The exact solution of Tricomi equation for near-sonic flows with the straight sonic line is used to 'move away' the sound plane. The velocity distribution alone the supersonic part of the nozzle is also monotonic, which ensures the absence of the boundary-layer separation and, therefore, the adequacy of the ideal-gas model. calculations show that the flow in the supersonic part of the nozzle is continuous (compression shocks are absent)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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