In this study, the thermoelastic beam in modified couple stress theory due to laser source and heat flux is investigated. The beam are heated by a non-Guassian laser pulse and heat flux. The Euler Bernoulli beam theory and the Laplace transform technique are applied to solve the basic equations for coupled thermoelasticity. The simply-supported and isothermal boundary conditions are assumed for both ends of the beam. A general algorithm of the inverse Laplace transform is developed. The analytical results have been numerically analyzed with the help of MATLAB software. The numerically computed results for lateral deflection, thermal moment and axial stress due to laser source and heat flux have been presented graphically. Some comparisons have been shown in figures to estimate the effects of couple stress on the physical quantities. A particular case of interest is also derived. The study of laser-pulse find many applications in the field of biomedical, imaging processing, material processing and medicine with regard to diagnostics and therapy.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.22
no.4
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pp.730-734
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2013
The dynamic simulation of machine tools and motion control systems has been widely used for optimization, design verification, control design, etc. There are three main streams in dynamic simulation: structural dynamic analysis based onthe finite element method, dynamic motion analysis based on equations of motion, and control system analysis based on transfer functions. Generally, one of these dynamic simulation methods is chosen and employed for specific purposes. In this study, an integrated dynamic simulation is introduced, in which the structure, motion, and control dynamics are combined together. Commercially well-known software is used in the integrated dynamic simulation: ANSYS, ADAMS, and Matlab/Simulink. Using the integrated dynamic simulation, the dynamics of a magnetic bearing stage is analyzed and the causes of oscillation and noise are identified. A controller design for suppressing a flexible dynamic mode is carried out and verified through the integrated dynamic simulation.
In this paper, we first implement the simulation environment to investigate the efficient control method of a Fuel Cell Electric Vehicle (FCEV) system with battery. The subsystems of a FCEV including the fuel cell system, the electric motor (including the power electronics) and the tansmission (reduction gear), and the auxiliary power source (battery) are mathematically fomulated and coded using the Matlab/Simulink software. Some examples are given to show the capabilities of the modeled system and d a basic control strategy is examined for the economic energy distribution between the fuel cell and the auxiliary power source. It is illustrated by simulations that the actual vehicle velocity follows the given desired velocity pattern while both SOC control and power distribution control are being performed.
Among different linear motors, single-sided linear induction motors have been widely used in industry due to their simplicity and low construction cost. However, these types of motors suffer from low efficiency and power factor. In this paper, an effective procedure is proposed to design single-sided linear induction motors. The designed motor is simulated in MATLAB software in order to investigate the effect of design parameters on the performance of the machine. Regarding the obtained results, the Genetic Algorithm is employed to optimize the design considering product of efficiency and power factor as objective function. The results show significant improvement of the performance. Finally, experimental results and 2D finite element method is used to validate the model parameters and the optimization results.
제조 기술의 고도화가 이루어진 현 시점에서, 제품의 설계방식도 단순구조설계가 아닌 최적설계를 통해 제품의 경제성과 안정성을 동시에 획득하고 있다. 본 논문에서는 인장, 압축, 비틀림과 같은 다양한 힘을 받는 자전거의 크랭크 암에 대해 최적 설계를 진행하였고, EDISON의 Plastic Deformation with Damage Mechanism Analysis SW 프로그램을 통해 유한 요소 해석을 수행했다. 해석은 크랭크암 내부에 응력 값이 가장 높은 $90^{\circ}$를 경계조건으로 표면 응력을 고려한 구조, 내부 응력을 고려한 구조, 트러스를 적용한 구조와 MATLAB을 통해 위상최적화 후 추가적으로 형상을 최적화한 구조를 설계했다. 끝으로 경제성과 안정성을 판단하는 기준으로 각각의 질량 대비 강성을 확인하여 최적의 형상을 제시하였다.
The thermomagnetic effect on plane wave propagation at the liquid-solid interface with nonclassical thermoelasticity is investigated. It is assumed that liquid-solid half-space is under initial stress. Numerical computations are performed for the developed amplitude ratios of P, SV and thermal waves under Cattaneo-Lord-Shulman theory, Green-Lindsay theory and classical thermoelasticity. The system of developed equations is solved by the application of the MATLAB software at different angles of incidence for Green and Lindsay model. The effect of initial stress and magnetic field in the lower half-space are discussed and comparison is made in LS, GL and CT models of thermoelasticity. In the absence of magnetic field, the obtained results are in agreement with the same results obtained by the relevant authors. This study would be useful for magneto-thermoelastic acoustic device field.
Kumar, M.R. Nanda;Murthy, A. Ramachandra;Gopinath, Smitha;Iyer, Nagesh R.
Structural Engineering and Mechanics
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v.57
no.1
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pp.65-89
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2016
This paper presents the development of methodologies using Extended Finite Element Method (XFEM) for cracked unstiffened and concentric stiffened panels subjected to constant amplitude tensile fatigue loading. XFEM formulations such as level set representation of crack, element stiffness matrix formulation and numerical integration are presented and implemented in MATLAB software. Stiffeners of the stiffened panels are modelled using truss elements such that nodes of the panel and nodes of the stiffener coincide. Stress Intensity Factor (SIF) is computed from the solutions of XFEM using domain form of interaction integral. Paris's crack growth law is used to compute the number of fatigue cycles up to failure. Numerical investigations are carried out to model the crack growth, estimate the remaining life and generate damage tolerant curves. From the studies, it is observed that (i) there is a considerable increase in fatigue life of stiffened panels compared to unstiffened panels and (ii) as the external applied stress is decreasing number of fatigue life cycles taken by the component is increasing.
Vibration-based structural damage detection through optimization algorithms and minimization of objective function has recently become an interesting research topic. Application of various objective functions as well as optimization algorithms may affect damage diagnosis quality. This paper proposes a new damage identification method using Moth-Flame Optimization (MFO). MFO is a nature-inspired algorithm based on moth's ability to navigate in dark. Objective function consists of a term with modal assurance criterion flexibility and natural frequency. To show the performance of the said method, two numerical examples including truss and shear frame have been studied. Furthermore, Los Alamos National Laboratory test structure was used for validation purposes. Finite element model for both experimental and numerical examples was created by MATLAB software to extract modal properties of the structure. Mode shapes and natural frequencies were contaminated with noise in above mentioned numerical examples. In the meantime, one of the classical optimization algorithms called particle swarm optimization was compared with MFO. In short, results obtained from numerical and experimental examples showed that the presented method is efficient in damage identification.
Almost every hydraulic system is equipped with a pressure relief valve, to maintain working pressure of the system at a pre-determined level. Thus, dynamic characteristics of such a relief valve, in conjunction with other hydraulic components, are important in designing the hydraulic control system. The single stage pressure relief valve is dynamically undesirable, due to relatively low viscous damping, that causes high frequency oscillations. This problem is overcome by introducing orifices in the inner pilot line, and drain line. In this study, for the single stage spool type pressure relief valve, the system equations were derived through an adequate linearisation and several simplifications were made, to use the transfer function formulation technique. All coefficients were evaluated and used, to make some results by using Matlab software. Results of analysis are compared with experimental results. In this study, parameters affecting stability of valve design are determined and suggested relative to the design.
In the current work, a poro-thermoelastic half-space issue with temperature-dependent characteristics and an inclined load is examined in the framework of the three-phase-lag model (3PHL) while taking into account the effects of magnetic and gravity fields. The resulting coupled governing equations are non-dimensional and are solved by normal mode analysis. To investigate the impacts of the gravitational field, magnetic field, inclined load, and an empirical material constant, numerical findings are graphically displayed. MATLAB software is used for numerical calculations. Graphs are used to visualize and analyze the computational findings. It is found that the physical quantities are affected by the magnetic field, gravity field, the nonlocal parameter, the inclined load, and the empirical material constant.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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