The present study conducts a thorough analysis of thermal vibrations in functionally graded porous nanocomposite beams within a thermal setting. Investigating the temperature-dependent material properties of these beams, which continuously vary across their thickness in accordance with a power-law function, a finite element approach is developed. This approach utilizes a nonlocal strain gradient theory and accounts for a linear temperature rise. The analysis employs four different patterns of porosity distribution to characterize the functionally graded porous materials. A novel two-variable shear deformation beam nonlocal strain gradient theory, based on trigonometric functions, is introduced to examine the combined effects of nonlocal stress and strain gradient on these beams. The derived governing equations are solved through a 3-nodes beam element. A comprehensive parametric study delves into the influence of structural parameters, such as thicknessratio, beam length, nonlocal scale parameter, and strain gradient parameter. Furthermore, the study explores the impact of thermal effects, porosity distribution forms, and material distribution profiles on the free vibration of temperature-dependent FG nanobeams. The results reveal the substantial influence of these effects on the vibration behavior of functionally graded nanobeams under thermal conditions. This research presents a finite element approach to examine the thermo-mechanical behavior of nonlocal temperature-dependent FG nanobeams, filling the gap where analytical results are unavailable.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.22
no.1
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pp.110-116
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2014
For the prevention of environmental pollution, there have been many researches which are eco-friendly vehicles in the automobile industry. In this paper, we studied for the non-pneumatic tires(NPT)can increase fuel consumption compared to conventional pneumatic tires. On driving, energy loss of tires occur when tires impact an obstacle on the road. This energy loss directly is relate to the fuel efficiency. Therefore, the energy loss of non-pneumatic tires is compared before and after impact. In this study, the results of energy loss of non-pneumatic tires and pneumatic tires was compared, when tires are rolled over an obstacle. As a result, the energy loss of non-pneumatic tires was less than pneumatic tires. This researches were performed the ABAQUS using finite element method and obtained the difference of velocity and kinetic energy from the program.
The drop type impact test and finite element analysis are established for examining the buckling behavior of a square tube under the lateral impact load. Based on these results, the effects by the boundary conditions for supporting the structure are reviewed, which are as follows. One is pinned condition by screw; the other is fixed by welding. The critical impact force and acceleration by test are nearly same between two cases. However, the critical impact velocity of the pinned condition is higher than that of the fixed case. Therefore, the dynamic buckling behavior of a pinned structure is better than the fixed condition in view of critical impact velocity. These test and analysis results will be adaptable for predicting the dynamic structural integrity of a tube structure not only the axial impact event but the lateral impact event.
A parametric study of the factors controlling static and dynamic denting, as well as local stiffness, has been made on simplified panels of different sizes, curvatures, thicknesses and strengths. Analyses have been performed using the finite element method to predict dent resistance and panel stiffness. A parametric approach is used with finite element models of simplified panels. Two sizes of panels with square plan dimensions and a wide range of curvatures are analysed for several combinations of material thickness and strength, all representative of auto-motive closure panels. Analysis was performed using the implicit finite element code, LS-NIKE, and the explicit dynamic code, LS-DYNA for the static and dynamic cases, respectively. Panel dent resistance and stiffness behaviour are shown to be complex phenomena and strongly interrelated. Factors favouring improved dent resistance include increased yield strength and panel thickness. Panel stiffness also increases with thickness and with higher curvatures but decreases with size and very low curvatures. Conditions for best dynamic and static dent performance are shown to be inherently in conflict ; that is, panels with low stiffness tend to perform well under impact loading but demonstrate inferior static dent performance. Stiffer panels are prone to larger dynamic dents due to higher contact forces but exhibit good static performance through increased resistance to oil canning.
International Journal of Concrete Structures and Materials
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v.2
no.2
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pp.123-136
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2008
A new plastic-damage constitutive model applicable to lightweight concrete (LWC) and normal weight concrete (NWC) is proposed in this paper based on both continuum damage mechanics and plasticity theories. Two damage variables are used to represent tensile and compressive damage independently. The effective stress is computed in the Drucker-Prager multi-surface plasticity framework. The stress is then computed by multiplication of the damaged part and the effective part. The proposed model is coded as a user material subroutine and incorporated in a finite element analysis software. The constitutive integration algorithm is implemented by adopting the operator split involving elastic predictor, plastic corrector and damage corrector. The numerical study shows that the algorithm is efficient and robust in the finite element analysis. Experimental investigation is conducted to verify the proposed model involving both static and dynamic tests. The very good agreement between the numerical results and experimental results demonstrates the capability of the proposed model to capture the behaviors of LWC and NWC structures for static and impact loading.
Kim, Cheol;Yang, Won-Ho;Sung, Ki-Deug;Cho, Myoung-Rae;Ko, Myung-Hoon
Proceedings of the KSME Conference
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2000.04a
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pp.218-223
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2000
The shot peening is largely used for a surface treatment in which small spherical parts called shots are blasted on a surface of a metallic components with velocities up to 100m/s. This treatment leads to an improvement of fatigue behavior due to the developed compressive residual stresses, and so it has gained widespread acceptance in the automobile and aerospace industries. The residual stress profile on surface layer depends on the parameters of shot peening, which are, shot velocity, shot diameter, coverage, impact angle, material properties etc. and the method to confirm this profile is only measurement by X-ray diffractometer. Despite its importance to automobile and aerospace industries, little attention has been devoted to the accurate modelling of the process. In this paper, the simulation technique is applied to predict the magnitude and distribution of the residual stress and plastic deformation caused by shot peening with the help of the finite element analysis.
Park, Jung-Chul;Shin, Hyun-Seung;Cha, Jung-Yul;Park, Jong-Tae
Journal of Periodontal and Implant Science
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v.45
no.1
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pp.8-13
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2015
Purpose: The aim of this study was to evaluate the transfer of different occlusal forces in various skeletal malocclusions using finite element analysis (FEA). Methods: Three representative human cone-beam computed tomography (CBCT) images of three skeletal malocclusions were obtained from the Department of Orthodontics, Yonsei University Dental Hospital, Seoul, South Korea. The CBCT scans were read into the visualization software after separating bones and muscles by uploading the CBCT images into Mimics (Materialise). Two separate three-dimensional (3D) files were exported to visualize the solid morphology of skeletal outlines without considering the inner structures. Individual dental impressions were taken and stone models were scanned with a 3D scanner. These images were integrated and occlusal motions were simulated. Displacement and Von Mises stress were measured at the nodes of the FEA models. The displacement and stress distribution were analyzed. FEA was performed to obtain the 3D deformation of the mandibles under loads of 100, 150, 200, and 225 kg. Results: The distortion in all three skeletal malocclusions was comparable. Greater forces resulted in observing more distortion in FEA. Conclusions: Further studies are warranted to fully evaluate the impact of skeletal malocclusion on masticatory performance using information on muscle attachment and 3D temporomandibular joint movements.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.8
no.6
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pp.130-141
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2000
The virbration characteristics of a passenger car steering column are studied by using a modal test and a finite element (FE) analysis. To verify the FE model and the results, an experiment using the impact exciting method is performed. Two types of the steering column in this study are considered as follows; (ⅰ) the non-tilt type steering column and (ⅱ) the upper-tilt type steering column. The experimental results are compared with those o the FE analysis, and it ti shown that the results agree with each other. The effects of various design parameters such as the bracket thickness, the column diameter on the natural frequencies are also investigated by FE analysis.
A loose part monitoring system is used to detect unexpected loose parts in a reactor coolant system in a nuclear power plant. It is still necessary to develop a new methodology for the localization and mass estimation of loose parts owing to the high estimation error of conventional methods. In addition, model-based diagnostics recently emphasized the importance of a model describing the behavior of a mechanical system or component. The purpose of this study is to propose a new localization and mass-estimation method based on finite element analysis (FEA) and optimization technique. First, an FEA model to simulate the propagation behavior of the bending wave generated by a metal sphere impact is validated by performing an impact test and a corresponding FEA and optimization for a downsized steam-generator structure. Second, a novel methodology based on FEA and optimization technique was proposed to estimate the impact location and mass of a loose part at the same time. The usefulness of the methodology was then validated through a series of FEAs and some blind tests. A new feature vector, the cross-correlation function, was also proposed to predict the impact location and mass of a loose part, and its usefulness was then validated. It is expected that the proposed methodology can be utilized in model-based diagnostics for the estimation of impact parameters such as the mass, velocity, and impact location of a loose part. In addition, the FEA-based model can be used to optimize the sensor position to improve the collected data quality in the site of nuclear power plants.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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