This paper introduces a new approach to take account of bending history in finite element inverse analysis during sheet metal forming process. A modified membrane element was adopted for finite element inverse analysis so that bending-unbending energy was additionally imposed in the total plastic energy, predicting bending-unbending regions using the geometry of the final shape and tools. An algorithm was applied to a cylindrical cup deep drawing process. The blank shape and the distribution of the thickness strain were compared with those obtained from the incremental finite element analysis in order to evaluate the effect of the bending history. The algorithm reduced the difference between the results of the inverse analysis from those of the incremental analysis due to bending history. The analysis was also carried out with the variation of the thickness of the initial blank to investigate the effect of bending deformation. The results showed that the difference was remarkably reduced as the thickness of the initial blank increased. This indicates that the finite element inverse analysis cooperated with the suggested scheme is useful to obtain more accurate results, especially when bending effects are significant.
In this study, finite element analysis for multi-stage deep drawing process of rectangular configuration with extreme aspect ratio is carried out especially for the blank design. The analysis of rectangular deep drawing process with extreme aspect ratio is likewise very difficult with respect to the design process parameters including the intermediate die profile. In order to solve the difficulties, numerical approach using finite element method is performed in the present analysis and design. A series of experiments for multi-stage rectangular deep drawing process are conducted and the deformed configuration is investigated by comparing with the results of the finite element analysis. Additionally, to minimize amount of removal material after trimming process, finite element simulation is applied for the blank modification. The analysis incorporates brick elements for a rigid-plastic finite element method with an explicit time integration scheme using LS-DYNA3D.
The purpose of this paper is to study free vibration analysis of thick plates resting on Winkler foundation using Mindlin's theory with shear locking free fourth order finite element, to determine the effects of the thickness/span ratio, the aspect ratio, subgrade reaction modulus and the boundary conditions on the frequency paramerets of thick plates subjected to free vibration. In the analysis, finite element method is used for spatial integration. Finite element formulation of the equations of the thick plate theory is derived by using higher order displacement shape functions. A computer program using finite element method is coded in C++ to analyze the plates free, clamped or simply supported along all four edges. In the analysis, 17-noded finite element is used. Graphs are presented that should help engineers in the design of thick plates subjected to earthquake excitations. It is concluded that 17-noded finite element can be effectively used in the free vibration analysis of thick plates. It is also concluded that, in general, the changes in the thickness/span ratio are more effective on the maximum responses considered in this study than the changes in the aspect ratio.
An inverse finite element approach is employed to efficiently design the optimum blank shape and intermediate shapes from the desired final shape in multi-stage elliptic cup drawing processes. The multi-stage deep-drawing process is difficult to design with the conventional finite element analysis since the process is very complicate with the conventional finite element analysis since the process is very complicated with intermediate shapes and the numerical analysis undergoes the convergence problem even with tremendous computing time. The elliptic cup drawing process needs much effort to design sine it requires full three-dimensional analysis. The inverse analysis is able to omit all complicated and tedious analysis procedures for the optimum process design. In this paper, the finite element inverse analysis provides the thickness strain distribution of each intermediate shape through the multi-stage analysis. The multi-stage analysis deals with the convergence among intermediate shapes and the corresponding sliding constraint surfaces that are described by the analytic function of merged-arc type surfaces.
A nonlinear semi-three-dimensional layered finite element procedure is developed for cracking and failure analysis of reinforced concrete beams and the spandrel beam-column-slab connections of flat plates. The layered element approach takes the elasto-plastic failure behaviour and geometric nonlinearity into consideration. A strain-hardening plasticity concrete model and a smeared steel model are incorporated into the layered element formulation. Further, shear failure, transverse reinforcement, spandrel beams and columns are successfully modelled. The proposed method incorporating the nonlinear constitutive models for concrete and steel is implemented in a finite element program. Test specimens including a series of reinforced concrete beams and beam-column-slab connections of flat plates are analysed. Results confirm the effectiveness and accuracy of the layered procedure in predicting both flexural and shear cracking up to failure.
A finite element model is presented for the analysis of composite steel-concrete beams based on a refined high-order theory. The employed theory satisfies all the kinematic and stress continuity conditions at the layer interfaces and considers effects of the transverse normal stress and transverse flexibility. The global displacement components, described by polynomial or combinations of polynomial and exponential expressions, are superposed on local ones chosen based on the layerwise or discrete-layer concepts. The present finite model does not need the incorporating any shear correction factor. Moreover, in the present $C^1$-continuous finite element model, the number of unknowns is independent of the number of layers. The proposed finite element model is validated by comparing the present results with those obtained from the three-dimensional (3D) finite element analysis. In addition to correctly predicting the distribution of all stress components of the composite steel-concrete beams, the proposed finite element model is computationally economic.
The objective of this study is the finite element-transfer stiffness coefficient method, which is the combination of the modeling technique of finite element method and the transfer technique of transfer stiffness coefficient method, is applied in the static analyses of two dimensional curved beam structures. To confirm the effectiveness of the applied method, two computational models are selected and analyzed by using finite element method, finite element-transfer stiffness coefficient method and exact solution. The computational results of the static analyses for two computational models using finite element-transfer stiffness coefficient method are equal to those using finite element method. When the element partition number of curved beam structure is increased, the computational results of the static analyses using both methods approach the exact solution. We confirmed that the finite element-transfer stiffness coefficient method is superior to finite element method when the number of the curved beam elements is increased from the viewpoints of the computational speed and the utility of computer memory.
The purpose of this study is to investigate the influence of weld bead profiles on stress concentration factors of double V groove butt-welded joints. The influence of three parameters such as toe radii, flank angles and bead heights on the stress concentration factors is studied by finite element analysis. It is shown that the three parameters have similar effects on the stress concentration factors. Finally a formula to estimate the stress concentration factors considering the three parameters and others is proposed and estimated results are compared with the results obtained by finite element analysis.
An electromagnetic linear actuator is controlled precisely and securely and is useful in devices that require linear motion. The most commonly used method in the performance verification process for an electromagnetic actuator is finite element analysis that utilizes CAE. However, finite element analysis has the disadvantage that modeling and analysis consume a lot of time. Accordingly, lumped parameter analysis can be an alternative approach to the finite element method because of its computation iteration capability with fair accuracy. In this paper, the lumped parameter model and simulation results are presented. In addition, the results of the lumped parameter analysis are compared with those obtained from finite element analysis for verification.
혼합 유한 요소 기법을 이용하여 STEEL과 같은 강체와 접합된 RUBBER에서의 계면 균열을 해석한다. 먼저 비압축성 물질의 유한 요서 해석을 위해 혼합 유한요소(Mixed Finite Element) 정식화를 한다. 이때 RUBER를 Mooney-Rivlin Material로 가정한다. 다음으로 대변형에 있어서 J-적분이 포텐셜 에너지 방출률로서의 의미를 갖는가를 확인하고 유한 요소 해석 결과를 검증한 후 여러 균열 길이에 대해서 에너지 방출률을 계산하고 균열 성장 안정성을 검토한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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