Baldassarre, Alessandro;Ceruti, Alessandro;Valyou, Daniel N.;Marzocca, Pier
Wind and Structures
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제28권5호
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pp.271-284
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2019
This paper describes the application of a novel virtual prototyping methodology to wind turbine blade design. Numeric modelling data and experimental data about turbine blade geometry and structural/dynamical behaviour are combined to obtain an affordable digital twin model useful in reducing the undesirable uncertainties during the entire turbine lifecycle. Moreover, this model can be used to track and predict blade structural changes, due for example to structural damage, and to assess its remaining life. A new interactive and recursive process is proposed. It includes CAD geometry generation and finite element analyses, combined with experimental data gathered from the structural testing of a new generation wind turbine blade. The goal of the research is to show how the unique features of a complex wind turbine blade are considered in the virtual model updating process, fully exploiting the computational capabilities available to the designer in modern engineering. A composite Sandia National Laboratories Blade System Design Study (BSDS) turbine blade is used to exemplify the proposed process. Static, modal and fatigue experimental testing are conducted at Clarkson University Blade Test Facility. A digital model was created and updated to conform to all the information available from experimental testing. When an updated virtual digital model is available the performance of the blade during operation can be assessed with higher confidence.
본 연구는 가상 조경을 구성하는 다양한 종류의 디지털 잎을 쉽고 직관적으로 제작할 수 있는 저작도구 개발방법을 제안한다. 제안하는 저작도구의 핵심 시스템은 영상 워핑기반의 잎몸 윤곽선 변형 방법, 잎맥의 절차적 모델링 그리고 잎의 색과 명암 등을 표현하기 위한 수리모델기반 시각화 방법으로 구성된다. 우선 잎 영상을 입력으로 받아 잎몸에 대한 윤곽선 정보를 찾고, 특징기반 영상 워핑을 활용하여 다양한 잎몸 형상을 직관적인 구조에서 쉽게 생성할 수 있는 잎몸 변형 방법을 설계한다. 그리고 계산된 잎몸 윤곽선을 기반으로 잎몸 형상에 적합한 자연스러운 잎맥 패턴을 생성하는 일반화된 절차적 모델링 방법을 저작도구에 맞게 구현한다. 마지막으로 약수 함수의 합성 기반의 수리모델을 활용하여 잎의 색, 명암 그리고 시간에 따른 변화를 표현할 수 있는 시각화 기능을 적용한다. 제안한 저작도구를 활용하여 제작된 디지털 잎이 다양한 3차원 디지털 콘텐츠 분야에 활용 가능하도록 텍스쳐 지원 기능을 제공한다.
본 연구의 목적은 오픈 소스 코드에서 제공하는 해석자의 알고리즘을 수정하여 로터의 유동 해석에 적합하도록 해석자를 확장하고, 이를 검증하는 것이다. 우선 로터의 추력에 의해 발생하는 후류에 의한 유동 흐름의 해석이 가능하도록 오픈 소스 코드인 OpenFOAM의 표준 해석자의 알고리즘을 개선하였다. 또한, 로터의 추력 예측을 위해서 깃요소 이론을 기반으로 한 가상 블레이드 기법을 적용하였다. 깃요소 이론에서의 유효받음각을 구하기 위한 로터 디스크 상의 속도 성분은 해석자 내에서 반복계산시마다 수렴되는 속도를 사용하였다. 개발된 로터 해석자를 사용하여 로터 유입류 해석을 수행하고 그 결과를 실험 결과 및 타 수치해석 코드의 결과와 비교하여 신뢰도를 검증하였다. 로터-동체 상호작용 해석을 통해 헬리콥터 시스템 전체에 대한 로터 해석자의 적용가능성을 확인하였다.
Liu, Zhengxing;Yang, Yaowen;Williams, F.W.;Jemah, A.K.
Structural Engineering and Mechanics
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제6권4호
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pp.363-375
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1998
The stiffness matrix of a two-dimensional contact surface element is deduced from the principle of virtual work. The incremental loading procedure used is controlled by displacement and stress. Special potential contact elements are used to avoid the need to rearrange the FEM mesh due to variations of the contact surface as contact develops. Published results are used to validate the method, which is then applied to a turbine to solve the contact problem between the blade root and rotor in the region in which a 'push fit' connects the blade to its rotor.
International Journal of Aerospace System Engineering
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제7권1호
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pp.7-15
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2020
In this paper the crack growth, modeling, and simulation of the stiffened and un-stiffened cracked panels presented using commercially available finite element software packages. Computation of stresses and convergence of stress intensity factor for single edge notch (SEN) specimens carried out using the finite element method (FEM) and extended finite element method (XFEM) and compared with an analytical solution. XFEM techniques like cohesive segment method and LEFM using virtual crack closure technique (VCCT), used for crack growth analysis and presented results for un-stiffened and stiffened panels considering various crack domain. The non-linear analysis considering both geometric and material non-linearity on stiffened panels with various stringers like a blade, L, inverted T and Z sections the results were presented. Arrived at the optimum stringer section type for the considered panel under axial loading from the numerical analysis.
This study utilized a discrete element method (DEM) simulation, as one of the virtual field trials, to predict the impact of tillage depth on the rotary blade shaft during rotavator tilling. The virtual field for the simulation was generated according to soil properties observed in an actual field. Following the generation of particles for the virtual field, a sequence of calibration steps followed to align the mechanical properties more closely with those of real soil. Calibration was conducted with a focus on bulk density and shear torque, resulting in calibration errors of just 0.02% for bulk density and 0.52% for shear torque. The prediction of the load on a rotary tiller's blade shaft involved a three-pronged approach, considering shaft torque, draft force, and vertical force. In terms of shaft torque, the values exhibited significant increases of 42.34% and 36.91% for every 5-centimeter increment in tillage depth. Similarly, the vertical force saw substantial growth by 40.41% and 36.08% for every 5-centimeter increment. In contrast, the variation in draft force based on tillage depth was comparatively lower at 18.49% and 0.96%, indicating that the effect of tillage depth on draft force was less pronounced than its impact on shaft torque and vertical force. From a perspective of agricultural machinery research, this study provides valuable insights into the DEM soil modeling process, accounting for changes in soil properties with varying tillage depths. These findings are expected to be instrumental in future agricultural machinery design studies.
Helicopters and rotary-wing vehicles encounter a wide variety of complex aerodynamic phenomena and these phenomena present substantial challenges for computational fluid dynamics(CFD) models. This investigation presents the rotor aerodynamic analysis items for the helicopter development and variety aerodynamic analysis methods to provide the better solution to researchers and helicopter developers between aerodynamic problems and numerical aerodynamic analysis methods. The numerical methods to make an analysis of helicopter rotor are as below - CFD Modelling : actuator disk model, BET model, fully rotor model,... - Grid : sliding mesh, chimera mesh / structure mesh, unstructure mesh,... - etc. : panel method periodic boundary, quasi-steady simulation, incompressible,... The choice of CFD methodology and the numerical resolution for the overall problem have been driven mostly by available computer speed and memory at any point in time. The combination of the knowledge of aerodynamic analysis items, available computing power and choice of CFD methods now allows the solution of a number of important rotorcraft aerodynamics design problems.
The study was aimed to develop a torso-type dress form representing body features of the female fashion models in Korea. To fulfill this purpose, 5 female fashion models aged between 20 and 26 having the average body measurements of professional fashion models in Korea were selected and their 3-D whole body scanned data were analysed. The 3-D whole body scanning method enabled to generate a virtual female fashion model within the CAD system by measuring the subjects' body shapes and sizes. In addition, the virtual model's body data led the development of a standard female fashion model dress form for the efficient fashion show preparation. In order to manufacture the real dress form for female fashion models, 3-D printing technology was adopted. The consequent results are as follows: (1) the body measurements (unit: cm) of the developed dress form were: biacromion length, 36.0, bust point to bust point, 16.6, front/back interscye lengths, 32.0/33.0, neck point to breast point, 26.0, neck point to breast point to waist line, 41.5, waist front/back lengths, 34.5/38.5, waist to hip length, 24.0, bust circumference, 85.0, underbust circumference, 75.0, waist circumference, 65.0, hip circumference, 92.0. (2) the body measurements differences between the developed and existing dress forms were highlighted with the body measurements of neck point to breast point and waist to hip length. (3) the body shape features of the developed dress form showed that bust, shoulder blade, shoulder slope, abdomen and back waist line to hip line parts were more realistically manufactured.
The paper describes the prediction method for the unsteady flow field and the aeroacoustic noise of an small axial fan. The prediction method is comprised of various CFD conditions and acoustic analogy by using Ffowcs Williams-Hawkings equation. The diameter of tested axial fan is 170 mm and number of blade is 5. Virtual anechoic room which has same size with real one was used for CFD. URANS and LES models were used. For mesh dependence study, a different mesh type was tested and optimized mesh was selected. Calculation conditions were also studied such as time step and turbulence model for accurate noise analysis. In this paper, we got optimum analysis conditions and computational results. The unsteady pressure fluctuation at given 4 points were compared between the measured data and computational results. Also, the predicted acoustic spectrum at 3 given microphone points were compared with measured ones.
To reduce these costs and time by finite element analysis program has been much research (3~4). At virtual CAE program as like Abaques, Ansys, Ls-dyna and Nastran, the input data of material is got bellow coupon test. In case of carbon composite, it is also put in lamina/laminate properties. There have big problem. If you want to simulate FW(filament winding or wind blade) how do you input material data. Each area of FW is different stacking conditions. It's too hard that each area is tested for inputting lamina or laminate properties. The composite structure increasing load is applied occurred as the matrix dependence of the crack-induced nonlinearity and nonlinear mobility appears since the initial damage. And uni-direction for this research applies the theory to have been confined to. On this study, we are going to get basically fiber properties and matrix than carbon composite properties for simulating according stacking method by GENOA-MCQ. It is help to simulate easily composite material. Also Calculate the matrix nonlinear for simulating non-linear.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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