Composite skew plates are aesthetically appealing light weight structural units finding wide applications in floors and roofs of commercial buildings. Although bending and vibration characteristics of these units have received attention from researchers but the domain of first and progressive failure has not been explored. Confident use of these plates necessitates comprehensive understanding of their failure behavior. With this objective, the present paper uses an eight noded isoparametric finite element together with von-Kármán's approach of nonlinear strains to study first ply and progressive failure up to ultimate damage of skew plates being subjected to uniform surface pressure. Parameters like skew angles, laminations and boundary conditions are varied and the results are practically analyzed. The novelty of the paper lies in the fact that the stiffness matrix of the damaged plate is calculated by considering material degradation locally only at failed points at each stage of first and progressive failure and as a result, the present outputs are so close to experimental findings. Interpretation of results from practical angles and proposing the relative performances of the different plate combinations in terms of ranks will be of much help to practicing engineers in selecting the best suited plate option among many combinations.
The Journal of the Convergence on Culture Technology
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v.10
no.4
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pp.663-668
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2024
This paper applies statistical analysis methods in the time domain to the fault diagnosis of wafer transfer robots, and proposes a methodology to discern the critical characteristics of vibration and torque signals. Subsequently, principal component analysis (PCA) is applied to diminish the data's dimensionality, followed by the development of a fault diagnosis algorithm utilizing Euclidean distance and Hotelling's T-square statistics. The algorithm establishes decision boundaries to categorize failure states based on the observed data. Our findings indicate that data classification incorporating velocity parameters enhances diagnostic accuracy. This approach serves to enhance the precision and efficacy of fault diagnosis.
Heat pipe cooled reactors have gained attention as a potential solution for nuclear power generation in space and deep sea applications because of their simple design, scalability, safety and reliability. However, under complex operating conditions, a control strategy for variable load operation is necessary. This paper presents a two-dimensional transient characteristics analysis program for a heat pipe cooled reactor and proposes a variable load control strategy using the recuperator bypass (CSURB). The program was verified against previous studies, and steady-state and step-load operating conditions were calculated. For normal operating condition, the predicted temperature distribution with constant heat pipe temperature boundary conditions agrees well with the literature, with a maximum temperature difference of 0.4 K. With the implementation of the control strategy using the recuperator bypass (CSURB) proposed in this paper, it becomes feasible to achieve variable load operation and return the system to a steady state solely through the self-regulation of the reactor, without the need to operate the control drum. The average temperature difference of the fuel does not exceed 1 % at the four power levels of 70 %,80 %, 90 % and 100 % Full power. The output power of the turbine can match the load change process, and the temperature difference between the inlet and outlet of the turbine increases as the power decreases.
SUK HOON KANG;CHANG-KYU RHEE;SANGHOON NOH;TAE KYU KIM
Archives of Metallurgy and Materials
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v.64
no.2
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pp.607-611
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2019
Thermal/cold spray deposition were used for additive manufacture of oxide dispersion strengthened (ODS) steel layers. Mechanically alloyed F/M ODS steel powders (Fe(bal.)-10Cr-1Mo-0.25Ti-0.35Y2O3 in wt.%) were sprayed by a high velocity oxygen fuel (HVOF) and cold spray methods. HVOF, as a thermal method, was used for manufacturing a 1 mm-thick ODS steel layer with a ~95% density. The source to objective distance (SOD) and feeding rate were controlled to achieve sound manufacturing. Y2Ti2O7 nano-particles were preserved in the HVOF sprayed layer; however, unexpected Cr2O3 phases were frequently observed at the boundary area of the powders. A cold spray was used for manufacturing the Cr2O3-free layer and showed great feasibility. The density and yield of the cold spray were roughly 80% and 45%, respectively. The softening of ODS powders before the cold spray was conducted using a tube furnace of up to 1200℃. Microstructural characteristics of the cold sprayed layer were investigated by electron back-scattered diffraction (EBSD), the uniformity of deformation amount inside powders was observed.
MIN CHUL OH;HYUNJOO SEOK;YEONGCHEOL JO;BYUNGMIN AHN
Archives of Metallurgy and Materials
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v.64
no.2
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pp.613-616
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2019
The objective of the present research is to develop the novel multi-compaction technology to produce hybrid structure in powder metallurgy (P/M) components using dissimilar Fe-based alloys. Two distinct powder alloys with different compositions were are used in this study: Fe-Cr-Mo-C pre-alloyed powder for high strength and Fe-Cu-C mixed powder for enhanced machinability and lower material cost. Initially, Fe-Cu-C was pre-compacted using a bar-shaped die with lower compaction pressure. The green compact of Fe-Cu-C alloy was inserted into a die residing a half of the die, and another half of the die was filled with the Fe-Cr-Mo-C powder. Then they subsequently underwent re-compaction with higher pressure. The final compact was sintered at 1120℃ for 60 min. In order to determine the mechanical behavior, transverse rupture strength (TRS) and Vickers hardness of sintered materials were measured and correlated with density variations. The microstructure was characterized using optical microscope and scanning electron microscope to investigate the interfacial characteristics between dissimilar P/M alloys.
Ali Chen;Omidreza Masoudian;Gholamreza Soleimani Jafari
Structural Engineering and Mechanics
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v.91
no.6
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pp.567-581
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2024
In this paper, an effort is made to present a detailed analysis of dynamic behavior of functionally graded carbon nanotube-reinforced pipes under the influence of an accelerating moving load. Again, the material properties of the nanocomposite pipe will be determined by following the rule of mixtures, considering a specific distribution and volume fraction of CNTs within the pipe. In the present study, temperature-dependent material properties have been considered. The Navier-Stokes equations are used to determine the radial force developed by the viscous fluid. The structural analysis has been carried out based on Reddy's higher-order shear deformation shell theory. The equations of motion are derived using Hamilton's principle. The resulting differential equations are solved using the Differential Quadrature and Integral Quadrature methods, while the dynamic responses are computed with the use of Newmark's time integration scheme. These are many parameters, ranging from those connected with boundary conditions to nanotube geometrical characteristics, velocity, and acceleration of the moving load, and, last but not least, volume fraction and distribution pattern of CNTs. The results indicate that any increase in the volume fraction of CNTs will lead to a decrease in the transient deflection of the structure. It is also observed that maximum displacement occurs with an increase in the load speed, slightly delayed compared to decelerating motion.
Arthropods have an open circulatory system with a simple tubular heart, so it has been estimated that the contractile pumping structure of the cardiac muscle will be less efficient than that of vertebrates. Nevertheless, certain arthropods are known to have far superior properties and characteristics than vertebrates, so we investigated the fine structural features of intercalated discs and cardiac junctions of cardiac muscle cells in the black widow spider Latrodectus mactans. Characteristically, the spider cardiac muscle has typical striated features and represents a functional syncytium that supports multiple connections to adjacent cells by intercalated discs. Histologically, the boundary lamina of each sarcolemma connects to the basement membrane to form an elastic sheath, and the extracellular matrix allows the cells to be anchored to other tissues. Since the intercalated disc is also part of sarcolemma, it contains gap junctions for depolarization and desmosomes that keep the fibers together during cardiac muscle contraction. Furthermore, fascia adherens and macula adherens (desmosomes) were also identified as cell junctions in both sarcolemma and intercalated discs. To enable the coordinated heartbeat of the cardiac muscle, the muscle fibers have neuronal innervations by multiple axons from the motor ganglion.
Mohamed A Eltaher;Ismail Esen;Alaa A. Abdelrahman;Azza M. Abdraboh
Advances in nano research
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v.17
no.3
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pp.257-274
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2024
This work aims to study and analyse the dynamic size dependent behvior of functionally graded carbon nanotubes (FGCNTs) nanoplates embedded in elastic media and subjected to moving point load. The non-classical effect is incorporated into the governing equations using the nonlocal strain gradient theory (NSGT). Four different reinforcement configurations of the carbon nanotubes (CNTs) are considered to show the effect of reinforcement configuration on the dynamic behvior of the FGCNTs nanoplates. The material characteristics of the functionally graded materials are assumed to be continuously distributed throughout the thickness direction according to the power law. The Hamiltonian principle is exploited to derive the dynamic governing equations of motion and the associated boundary conditions in the framework of the first order shear deformation plate theory. The Navier analytical approach is adopted to solve the governing equations of motion. The obtained solution is checked by comparing the obtained results with the available results in the literature and the comparison shows good agreement. Numerical results are obtained and discussed. Obtained results showed the significant impact of the elastic foundation parameters, the non-classical material parameters, the CNT configurations, and the volume fractions on the free and forced vibration behaviors of the FGCNT nanoplate embedded in two parameters elastic foundation and subjected to moving load.
This paper presents the effects of a virtual mass with a low-pass filter on stability boundaries of a virtual spring in the haptic system with first-order hold. A virtual mass is required to improve the realism of a virtual environment. However the second derivative of a displacement of a haptic device is needed while the inertia forces are computed, which causes the reflective force to change quickly and then makes the haptic system unstable. A low pass filter is added to resolve this problem and the stability region of a haptic system depends on the characteristics of the filter. In this paper the finite impulse response filter (FIR filter) is applied as one of low pass filters and the effect of the FIR filter on the stable region of a haptic system with first order hold is analyzed. When compared to stable region of the system without the FIR filter, the region of available virtual mass is increased by 20% and the maximum of the stable virtual spring is reduced by 32%, irrespective of the sampling time. Besides it is shown that the stable region of a virtual spring is proportional to the inverse square of the sampling period.
In the present analysis, the buckling behavior of smart beams integrated into racket frames for enhancing player control was examined by numerical solutions and sinusoidal shear deformation theory. The smart beam under consideration is subjected to an external voltage in the thickness direction. The integration of this smart material into the structure of the racket should optimize performance, improving the racket's stability and responsiveness during play. In this, an accurate representation of complex shear effects is made by using a sinusoidal shear deformation theory, while the solution of the resulting governing equations is made by numerical methods. The critical buckling loads and the characteristics of deformation obtained through the analysis provide insight into some design parameters controlling and influencing stability. Obtained results are validated with other published works. The length and thickness of the beam, elastic medium, boundary condition, and influence of external voltages have been represented for buckling load in the structure. These results will help in designing smart racket frames using smart beams to provide more precision and control for the players in an intelligent way.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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