Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2008.11a
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pp.71-81
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2008
This paper proposes a spectral element which can represent dynamic responses in high frequency domain such as Lamb waves on a thin plate. A two layer beam model under 2-D plane strain condition is introduced to simulate high-frequency dynamic responses induced by piezoelectric layer (PZT layer) bonded on a base plate. In the two layer beam model, a PZT layer is assumed to be rigidly bonded on a base beam. Mindlin-Herrmann and Timoshenko beam theories are employed to represent the first symmetric and anti-symmetric Lamb wave modes on a base plate, respectively. The Bernoulli beam theory and 1-D linear piezoelectricity are used to model the electro-mechanical behavior of a PZT layer. The equations of motions of a two layer beam model are derived through Hamilton's principle. The necessary boundary conditions associated with electro mechanical properties of a PZT layer are formulated in the context of dual functions of a PZT layer as an actuator and a sensor. General spectral shape functions of response field and the associated boundary conditions are formulated through equations of motions converted into frequency domain. A detailed spectrum element formulation for composing the dynamic stiffness matrix of a two layer beam model is presented as well. The validity of the proposed spectral element is demonstrated through comparison results with the conventional 2-D FEM and the previously developed spectral elements.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.24
no.6
s.177
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pp.1446-1455
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2000
Fatigue crack initiation and propagation behavior under cyclic biaxial loading has been investigated using thin-walled tubular specimen with a hole. Two types of biaxial loading system, i.e. cyclic tensile loading with super-imposed static torsional load and cyclic torsional loading with superimposed static tensile load, with various values of the biaxial loading ratio, $\tau$ s/ $\sigma$ max (or $\tau$ max/ $\sigma$s) were employed. Fatigue tests show that fatigue crack near the hole initiates and propagates at 900 and 450 direction to the longitudinal direction of the specimen under cyclic tensile and torsion loading with static biaxial stress, respectively, and the static biaxial stress doesn't have any great influence on fatigue crack initiation and growth direction. Stress analysis near the hole of the specimen shows that the crack around the hole initiates along the plane of maximum tangential stress range. Fatigue crack growth rates were evaluated as functions of equivalent stress intensity factor range, strain energy density factor range and crack tip opening displacement vector, respectively. It is shown that the biaxial mode fatigue crack growth rates can be relatively consistently predicted with these cyclic parameters.
Lee, Jong Sun;Kang, Ki Weon;Choi, Rin;Kim, Jung Kyu
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.11
no.1
s.38
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pp.33-42
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1999
In the present study, crack initiation criteria, static failure and tensile mode fatigue behavior for a rail steel are evaluated to assure the railway vehicle's safety. The transverse fissure, which is the most critical damage in the rail, is initiated by the maximum shear stress and its location is subsurface. In addition, the possibility of transition from the shear mode to the mixed mode increases with increasing the length of subsurface crack. Because of the brittleness by the welding, the fracture toughness of the welded part is lower than of the base metal. For low ${\Delta}K$, the stage II fatigue crack growth rates of the welded part is slower than of the base metal but, for high ${\Delta}K$, this different behavior for fatigue crack growth rate is nearly diminished. These trends are more remarkable for low stress ratio, R=0.1. It is believed that this behavior is caused by the change of the microstructure which that of the welded part is coarser than of base metal.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.18
no.6
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pp.535-544
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2016
Special tunnel design and construction methods have been suggested due to developments of subway and tunnel. Collapse accidents of tunnel bring enormous damage. So, observation and analysis for the safety of tunnelling and behaviour of surrounding ground are important. But, it is not economical to implement the field test in every time. Therefore, this study has measured ground behaviour due to excavation of 2-arch tunnel station according to offset between grouped pile and tunnel by laboratory model test. For the model test, trapdoor device was adopted. Tunnelling is simulated by volume loss of 2-arch tunnel. Ground displacements are observed by close range photogrammetric method and image processing. In addition, these data are compared with numerical analysis.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.44
no.11
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pp.941-948
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2016
Textile composite materials have been widely applied in aerospace structures due to their various advantages such as high specific stiffnesses and strengths, better out-of-plane performances, impact and delamination resistances, and net shape fabrications. In this paper, a modified geometric model of repeating unit cell (RUC) is suggested based on the Naik's model for 2D plain weave textile composites. The RUC geometry is defined by various parameters. The proposed model considers another parameter which is a gap length between adjacent yarns. The effective stiffnesses are predicted by using the yarn slicing technique and stress averaging technique based on iso-strain assumption. And the stiffnesses of RUC are evaluated by adjusting the gap ratio and verified by comparing with Naik's model and experimental data for 2D plain weave composite specimens.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.13
no.12
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pp.989-995
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2000
G $e_{1-x}$ S $n_{x}$G $e_{1-y}$S $n_{y}$ is a very promising material for the high-speed device due to the fact that electron and hole mobilities for the strained G $e_{1-x}$ S $n_{x}$G $e_{1-y}$S $n_{y}$ are greatly enhanced. Because G $e_{1-x}$ S $n_{x}$G $e_{1-y}$S $n_{y}$ has a direct band gap for the proper combination of x and y, it can be applied to the optoelectronic device. Therefore, the study of the electrical property for G $e_{1-x}$ S $n_{x}$G $e_{1-y}$S $n_{y}$(001) with a direct energy gap is needed. G $e_{1-x}$ S $n_{x}$ layer can not be grown thickly due to the large difference of lattice constants. This fact prefers the structure of the device where electrons and holes move in the plane direction. The transverse mobilities of electron and hole for G $e_{0.8}$S $n_{0.2}$Ge(001) are 2~3 times larger than those for Ge/Ge/ sub0.8/S $n_{0.2}$(001). Therefore, G $e_{0.8}$S $n_{0.2}$Ge(001) is expected to be better than Ge/G $e_{0.8}$S $n_{0.2}$(001) for the development of the high-speed device.h-speed device.device.h-speed device. device.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.3
no.1
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pp.41-54
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1999
For free vibration of non-symmetric thin-walled circular arches including restrained warping effect, the elastic strain and kinetic energy is derived by introducing displacement fields of circular arches in which all displacement parameters are defined at the centroid axis. The cubic Hermitian polynomials are utilized as shape functions for development of the curved thin-walled beam element having eight degrees of freedom. Analytical solution for in-plane free vibration behaviors of simply supported thin-walled curved beams with monosymmetric cross-sections is newly derived. Also, a finite element formulation using two noded curved beams element is presented by evaluating elastic stiffness and mass matrices. In order to illustrate the accuracy and practical usefulness of this study, analytical and numerical solutions for free vibration of circular arches are presented and compared with solutions analyzed by the straight beam element and the ABAQUS's shell element.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.24
no.5
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pp.513-520
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2011
In this paper, the advanced explicit algorithm is proposed to simulate the stress-erection process analysis of Strarch system. The Strarch(Stressed-Arch) system is a unique and innovative structural system and member prestress comprising prefabricated plane truss frames which are erected by a post-tensioning stress-erection procedure. The flexible bottom chord which have sleeve and gap detail are closed by the reaction force of prestressing tendon. The prestress imposing to the tendon will make the Strarch system to be erected. This post tensioning process is called as "stress-erection process". During the stress-erection process, the plastic rigid body rotation is occurred to the flexible top chord by the excessive amount of plastic strain, and the structural characteristic becomes to be unstable. In this study, the large deformational beam-column element with plastic hinge is used to model the flexible top chord, and the advanced Dynamic Relaxation method(DRM) are applied to the unstable problem of stress-erection process of Strarch system. Finally, the verification of proposed explicit algorithm is evaluated by analysing the stress-erection of real project of Strarch system.
The earth pressure acting on the cylindrical retaining wall in cohesionless soils is different from that on the retaining wall in plane strain condition due to three dimensional arching effect. Accurate estimation of earth pressure is required for the design of vertical cylindrical retaining wall. Failure modes of the ground behind vertical shaft are dependent on ground in-situ stress conditions. Failure modes are actually divided into two modes of cylindrical failure mode and funnel-shaped mode with truncated cone surface. Several researchers have attempted to estimate the earth pressure on cylindrical wall for each failure mode, but they have some limitations. In this paper, several equations for estimating the earth pressure on cylindrical wall in cohesionless soils are investigated and new formulations for two failure modes are suggested. It rationally takes into account the overburden pressure, wall friction, and force equilibriums on sliding surface.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.13
no.2
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pp.253-265
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1993
This paper presents a numerical method for implementing a nonlinear constitutive material model developed by Lade, into a finite element computer program. The techniques used are based on the displacement method for the solution of axial symmetric and plane strain nonlinear boundary value problems. Laboratory behaviour of Baekma river sand(#40-60) is used to illustrate the determination of the parameters and verification of the model. Computer procedure is developed to determine the material parameters for the nonlinear model from the raw laboratory test data. The model is verified by comparing its predictions with observed data used for the determination of the parameters and then with observed data not used for the determination. Three categories of tests are carried out in the back-prediction exercise; (1) A hydrostatic test including loading and unloading response, (2) Conventional triaxial drained compression tests at three different confining pressure and (3) A model strip footing test not including in the evaluation of material parameters. Pertinent observations are discussed based on the comparison of predicted response and experimental data.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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