The shear load distribution and deformation of offshore friction piles are investigated using experimental tests and a numerical analysis. Special attention is given to the soil-pile interaction of axially loaded pile. A framework for determining the f-w curve is proposed based on both theoretical analysis and experimental load test data base. A numerical analysis that takes into account the proposed f-w curves was performed for major parameters on pile-soil interaction such as the pile diameter, the pile length, and the soil condition. Based on the analysis, it is shown that the proposed f-w method is capable of predicting the behavior of a friction pile in deep soft clay. Through comparisons with case histories and finite element results, it is found that the proposed f-w curves are more appropriate and realistic m representing the pile-soil interaction of axially loaded piles in deep soft clay than that of existing f-w method.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2004.10a
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pp.1042-1047
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2004
Urethane is a high polymeric and elastic material useful in designing mechanic parts that cannot be molded in rubber or plastic material. Especially, urethane is high in mechanical strength and anti-abrasive. Hereby, an urethane coated aluminum wheel is used for supporting of OHT vehicle moving back and forth to transport products. For the sake of verifying the safety of the vehicle, structural safety for applied maximum dynamic load on a urethane wheel needs to be carefully examined while driving. Therefore, we have performed the dynamic simulation on the OHT vehicle model. Although the area definition of applied load can be obtained from the previous study of Hertzian and Non-Hertzian contact force model when having exact properties of contact material, static analysis is simulated, since the proper material properties of urethane have not been guaranteed, after we have performed the actual contact area test for each load. In case of this study, the method of distributing load for each node is included. Finally, in comparison with result of analysis and load-displacement curve obtained from the compression test, we have defined the material properties of urethane. In the analysis, we have verified the safety of the wheel. After all, we have performed a mode analysis using the obtained material properties. With the result, we have the reliable finite element model.
The notched Charpy impact test is one of the most prevalent techniques used to characterize the effect of high impulse loads on polymeric materials. In this study, a method of analysis in nylon plastic materials is suggested to evaluate the critical strain energy release rate for variation of notch angles from the Charpy impact energy measurement. Instrumented Charpy impact tester was used to extract ancillary information concerning fracture parameters in addition to total fracture properties and maximum critical load. The dynamic stress intensity factor of nylon plastic material was calculated for the ASTM Charpy specimen from the obtained maximum critical load. Also, the finite element model was developed to figure out the stress distributions for Charpy specimen with different notch angles subject to 3 point bending load which is equivalent to the load applied in the experiment.
Song Ha Jong;Jong Il Ho;Yoon Ji Won;Jun Kab Jin;Park Joong Kyung;Lee Hyung;Park Tae Won
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.22
no.10
s.175
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pp.114-120
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2005
Urethane is a high polymeric and elastic material useful in designing mechanic parts that cannot be molded with rubber or plastic material. In particular, urethane is high in mechanical strength and anti-abrasive. Hereby, a urethane coated aluminum wheel is used to support of the OHT vehicle moving back and forth to transport products. For the sake of verifying the safety of the vehicle, structural safety fur applied maximum dynamic load on a urethane wheel must be examined carefully while driving. Therefore, we performed a dynamic simulation on the OHT vehicle model and we determined the driving load. The area definition of applied load may be obtained from the previous study of Hertzian and Non-Hertzian contact force model having exact properties of contact material. But the static analysis is simulated after we have performed the actual contact area test for each load since the proper material properties of urethane have not been guaranteed. In this study, the method of distributing loads for each node is included. Finally, in coMParison with the results of analysis and load-displacement curve obtained from the compression test, we have defined the material properties of urethane. In the analysis, we verified the safety of the wheel. Finally, we performed a mode analysis using the obtained material properties. With these results, we presented a reliable finite element model.
Kim, Ki-Ha;Kim, Dong-Hyun;Kwak, Young-Seob;Kim, Su-Hyun
The KSFM Journal of Fluid Machinery
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v.18
no.2
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pp.14-21
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2015
Design lifetime of a wind turbine is required to be at least 20 years. The most important step to ensure the deign is to evaluate the loads on the wind turbine as accurately as possible. In this study, extreme design load of a offshore wind turbine using Garrad Hassan (GH) Bladed and National Renewable Energy Laboratory (NREL) FAST codes are calculated considering structural dynamic loads. These wind turbine aeroelastic analysis codes are high efficiency for the rapid numerical analysis scheme. But, these codes are mainly based on the mathematical and semi-empirical theories such as unsteady blade element momentum (UBEM) theory, generalized dynamic wake (GDW), dynamic inflow model, dynamic stall model, and tower influence model. Thus, advanced CFD-dynamic coupling method is also applied to conduct cross verification with FAST and GH Bladed codes. If the unsteady characteristics of wind condition are strong, such as extreme design wind condition, it is possible to occur the error in analysis results. The NREL 5 MW offshore wind turbine model as a benchmark case is practically considered for the comparison of calculated designed loads. Computational analyses for typical design load conditions such as normal turbulence model (NTM), normal wind profile (NWP), extreme operation gust (EOG), and extreme direction change (EDC) have been conducted and those results are quantitatively compared with each other. It is importantly shown that there are somewhat differences as maximum amount of 18% among numerical tools depending on the design load cases.
Eid, Ahmad M.;Kim, Sung-Jun;Kang, Ju-Sung;Lee, Hyun-Woo;Nakaoka, Mutsuo
Proceedings of the Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers Conference
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2005.11a
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pp.95-99
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2005
This paper presents a general proposal to design and calculate the performance of a tubular permanent magnet linear generator treated here on the basis of the Finite Element Method. Optimizing the linear generator dimensions reduces the cogging force, which occurs due to the interaction between stator teeth and the permanent magnets. The generated AC voltage is analyzed and evaluated for both no load and load cases to take the armature reaction effects on the air gap flux density. A repetitive routine is followed to calculate the output AC voltage from the change of flux and the speed of the single-phase linear generator. The AC output voltage is calculated for different resistive loads, and hence, the linear generator load characteristic is obtained. The designed linear generator is capable to generate an output power of 5.3kW with AC output voltage of 222V with an efficiency of 96.8% at full load of 23.8A. The full load current is chosen based on the thermal properties of the coil wire insulations.
Xiaokang Shao;Yusheng Jiang;Zongyuan Zhu;Zhiyong Yang;Zhenyong Wang;Jinguo Cheng;Quanwei Liu
Geomechanics and Engineering
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v.34
no.1
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pp.103-113
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2023
This study focused on understanding the relationship between the design of a tunnel boring machine disc cutter ring and its rock-breaking efficiency, as well as the applicable conditions of different cutter ring types. The discrete element method was used to establish a numerical model of the rock-breaking process using disc cutters with different ring types to reveal the development of rock damage cracks and variation in cutter penetration load. The calculation results indicate that a sharp-edged (V-shaped) disc cutter penetrates a rock mass to a given depth with the lowest load, resulting in more intermediate cracks and few lateral cracks, which leads to difficulty in crack combination. Furthermore, the poor wear resistance of a conventional V-shaped cutter can lead to an exponential increase in the penetration load after cutter ring wear. In contrast, constant-cross-section (CCS) disc cutters have the highest quantity of crack extensions after penetrating rock, but also require the highest penetration loads. An arch-edged (U-shaped) disc cutter is more moderate than the aforementioned types with sufficient intermediate and lateral crack propagation after cutting into rock under a suitable penetration load. Additionally, we found that the cutter ring wedge angle and edge width heavily influence cutter rock-breaking efficiency and that a disc cutter with a 16 to 22 mm edge width and 20° to 30° wedge angle exhibits high performance. Compared to V-shaped and U-shaped cutters, the CCS cutter is more suitable for soft or medium-strength rocks, where the penetration load is relatively small. Additionally, two typical case studies were selected to verify that replacing a CCS cutter with a U-shaped or optimized V-shaped disc cutter can increase cutting efficiency when encountering hard rocks.
Trinh, Thanh-Huong;Nguyen, Dinh-Kien;Gan, Buntara S.;Alexandrov, S.
Structural Engineering and Mechanics
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v.58
no.3
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pp.515-532
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2016
The elastoplastic response of functionally graded material (FGM) beams resting on a nonlinear elastic foundation to an eccentric axial load is investigated by using the finite element method. The FGM is assumed to be formed from ceramic and metal phases with their volume fraction vary in the thickness direction by a power-law function. A bilinear elastoplastic behavior is assumed for the metallic phase, and the effective elastoplastic properties of the FGM are evaluated by Tamura-Tomota-Ozawa (TTO) model. Based on the classical beam theory, a nonlinear finite beam element taking the shift in the neutral axis position into account is formulated and employed in the investigation. An incremental-iterative procedure in combination with the arc-length control method is employed in computing the equilibrium paths of the beams. The validation of the formulated element is confirmed by comparing the equilibrium paths obtained by using the present element and the one available in the literature. The numerical results show that the elastoplastic post-buckling of the FGM beams is unstable, and the post-buckling strength is higher for the beams associated with a higher ceramic content. Different from homogeneous beams, yielding in the FGM beam occurs in the layer near the ceramic layer before in the layer near metal surface. A parametric study is carried out to highlight the effect of the material distribution, foundation support and eccentric ratio on the elastoplastic response of the beams.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2004.10a
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pp.1172-1175
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2004
At present, CHS(Compression Hip Screw) is one of the best prosthesis for the intertrochanteric fracture. There is nothing to evaluate the CHS itself with the finite element analysis and mechanical tests. They have same ways of the experimental test of the ASTM standards. The purpose of this study is to evaluate the existing CHS and the new CHS which have transformational design factors with finite element analysis and mechanical tests. The mechanical tests are divided into compression tests and fatigue test for evaluating the failure load, strength and fatigue life. This finite element method is same as the experimental test of the ASTM standards. Under 300N of compression load at the lag screw head. There are less differences between Group (5H, basic type) and Group which has 8 screw holes. However, there are lots of big differences between Group and Group which is reinforced about thickness of the neck range. Moreover, the comparison of Group and Group shows similar tendency of the comparison of Group and Group . The Group is reinforced the neck range from Group. After the experimental tests and the finite element analysis, the most effective design factor of the compression hip screws is the reinforcement of the thickness, even though, there are lots of design factors. Moreover, to unite the lag screw with the plate and to analyze by static analysis, the result of this method can be used with experimental test or instead of it.
Kim, Tae-Hoon;Kim, Young-Jin;Kim, Seong-Woon;Shin, Hyun-Mock
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.4A
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pp.591-601
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2008
The purpose of this study was to investigate the performance of precast concrete segmental bridge columns with shear resistance connecting structure. The system can reduce work at a construction site and makes construction periods shorter. A model of precast concrete segmental bridge columns with shear resistance connecting structure was tested under a constant axial load and a cyclically reversed horizontal load. A computer program, RCAHEST (Reinforced Concrete Analysis in Higher Evaluation System Technology), for the analysis of reinforced concrete structures was used. An bonded or unbonded tendon element based on the finite element method, that can represent the interaction between tendon and concrete of prestressed concrete member, is used. A joint element is newly modified to predict the inelastic behaviors of segmental joints. The proposed numerical method gives a realistic prediction of performance throughout the loading cycles for several test specimens investigated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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