The purpose of this study was to investigate the dynamic response of the mandible to impact and provide insight into the fracture mechanism of the mandible, by 3-dimensional finite element method. The finite element model of the mandible was developed and calculated using NASTRAN/XL (MSC co. U.S.A.) and the linear dynamic transient analysis was performed according to the impulsive force direction, force type and impulse time to the mandible. At first, the load was applied on the mandibular symphysis, body, angle and subcondylar area in the horizontal mandibular plane and the computed stress-time histories at 14 locations of the mandible were obtained. Secondly, the impulsive force was directed to the symphyseal area with changing the force magnitude and impulse time, and calculated the node displacement at 8 locations of mandible. The conclusions from from this study were as follows. 1. The appearance of impulsive energy transmission was different to the direction of impulse to the mandible. 2. The impulsive stress and deformation were larger in lingual or medial side than buccal or lateral in the mandible. 3. The velocity, appearance of energy transmission and the fracture pattern in mandible were affected rather impulse time than force. 4. The horizontal impact to the one side of mandible did not have effect on the stress and displacement of contralateral mandible. From the above results, fracture pattern in symphysis can be showed as simple or comminuted, multiple or associated in body and angle and solitary in subcondyle area.
Kim, Hyun-Duk;Lee, Hyuk-Hee;Hwang, Do-Soon;Park, Jung-Sun
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.39
no.5
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pp.391-399
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2011
The purpose of this paper is to predict the shock absorbing characteristics of the aluminum honeycomb in a lunar lander. Aluminum honeycomb has been used for shock absorbers of lunar lander due to its characteristics such as light weight, high energy absorption efficiency and applicability under severe space environments. Crush strength of the honeycomb should have strength to endure during shock energy absorbing process. In this paper, the crush strength, which depends on the shape of honeycomb and impact velocity, is estimated using FEM. Ls-dyna is used for finite element analysis of the honeycomb shock absorber. The unit cells of the honeycomb shape are modeled and used for the finite element analysis. Energy absorption characteristics are decided considering several conditions such as impact velocity, foil thickness and branch angle of the honeycomb.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2003.10a
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pp.158-162
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2003
The PVDF(polyvinylidene fluoride) film sensor as one of smart sensors has good characteristics to detect the impact damages of composite structures. The capabilities of the PVDF film sensor for evaluating impact behaviors and damages of Gr/Ep laminates subjected to low-velocity impact were examined. From sensor signals, the specific wave-forms implying the damage were detected. The wavelet transform(WT) and Short Time Fourier Transform(STFT) were used to decompose the piezoelectric sensor signals in this study. The impact behaviors of Gr/Ep laminates were simulated and the impact forces were reconstructed using the sensor signals. Finally, the impact damages were predicted by finite element analysis with the reconstructed forces. For experimental verification, a series of low-velocity impact tests from low energy to damage-induced energy were carried-out. The extent of damage in each case was examined by means of ultrasonic C-scan and the measured damage areas were agreed well with the predicted areas by the F.E.A.
Failure of Kevlar29/Phenolic composite plate under high velocity impact of FSP(Fragment Simulation Projectile) is investigated using a non-linear explicit finite element code, LS-DYNA. Composite laminate and impactor are idealized by solid element and interface between laminas are modeled by tied-break element in LS-DYNA. Interaction between impactor and laminate is simulated face-to-face eroding contact algorithm. When the stress level meets a failure criteria, the layer in the element is eroded. Numerical results are verified by existing test results.
In this paper, the displacement behavior and strain energy density characteristics of a safety helmet with various corrugation dampers has been analyzed based on the finite element analysis. The safety helmet is to protect impact forces and to absorb the impact energy. Three different helmet models with a corrugation damper have been compared as functions of the displacement and strain energy density characteristics when the maximum external impulsive force is imposed on the summit of the helmet. The computed FEM results show that the extruded corrugation damper is very useful to increase the damping effect of the helmet. This study indicates that the round corrugation damper may absorb the transferred impact energy successfully. Thus, this paper recommends round and long corrugation damper on the lower part of the helmet as a new design element.
Recently, along with technology development of endoscopic equipment, a stent has been developed for the convenience of operation, shortening of recovery times, and reduction of patient's pain. To this end, optimal factors are simulated for the stent structure and mechanical reaction and verified using finite element analysis. In order to compare to present commercialized product such as Zilver (Cook, Bloomington, Indiana, USA) and S.M.A.R.T (Cordis, Bridgewater Towsnhip, New Jersey, USA), mechanical impact factors were determined through Taguchi factor analysis, and flexibility and expandability of all the products including ours were tested using finite element analysis. Also, important factors were sought that fulfill the optimal condition using central composition method of response surface analysis, and optimal design were carried out based on the important factors. From the centra composition method of Response surface analysis, it is found that importat factors for flexibility is stent thickness (T) and unit area (W) and those for expandability is stent thickness (T). In results, important factors for optimum condition are 0.17 mm for stent thickness (T) and $0.09\;mm^2$ for unit area (W). Determined and verified by finite element analysis in out research institute, a stent was manufactured and tested with the results of better flexibility and expandability in optimal condition compared to other products. Recently, As Finite element analysis stent mechanical property assessment for research much proceed. But time and reduce expenses research rarely stent of optimum coditions. In this research, Important factor as mechanical impact factor stent Taguchi factor analysis arrangement to find flexibility with expansibility as Finite element analysis. Also, Using to Center composition method of Response surface method appropriate optimized condition searching for important factor, these considering had design optimized. Production stent time and reduce expenses was able to do the more coincide with optimum conditions. These kind of things as application plan industry of stent development period of time and reduce expenses etc. be of help to many economic development.
Park, Jae-Beom;Kim, Dong-Ryun;Kim, Hyung-Geun;Hwang, Tae-Kyung
Composites Research
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v.21
no.3
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pp.9-17
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2008
In this paper, the low velocity impact characteristics of filament winding CFRP pressure vessel was investigated using numerical and experimental methods. The cylinder part of CFRP vessel was impacted using triangular shape impactor which simulated the sharp edge of dropping tools and impact response behavior of CFRP was reviewed. The mechanical behavior, such as deformation and stress distribution, were also predicted by explicit finite element method and the validity of the model was investigated. For the quantitative evaluation of the residual strength of the pressure vessel after impact, a series of the ring specimens was cut from the impacted vessel and its burst pressure was measured by hydraulic pressure hoop tension test. As the results, the relationship between the residual strength degradation and the impact energy was successively obtained and a useful methodology to evaluate quantitatively the impact damage tolerance of CFRP pressure vessel was established.
This paper is a study on the generation mechanism of propeller singing based on the cavitation tunnel test, underwater impact test, finite element analysis and computational flow analysis for the model propeller. A wire screen mesh, a propeller and a rudder were installed to simulate ship stern flow, and occurrence and disappearance of propeller singing phenomenon were measured by hydrophone and accelerometer. The natural frequencies of propeller blades were predicted through finite element analysis and verified by contact and non-contact impact tests. The flow velocity and effective angle of attack for each section of the propeller blades were calculated using RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes) equation-based computational fluid analysis. Using the high resolution analysis based on detached eddy simulation, the vortex shedding frequency calculation was performed. The numerical predicted vortex shedding frequency was confirmed to be consistent with the singing frequency and blade natural frequency measured by the model test.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.10
no.3
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pp.176-184
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2002
The door stiffness is one of the important factors for the side impact. Generally, the researches have been conducted on the assembled door. A side impact door beam is installed in a door to protect occupants from the side impact. This research is only concentrated on the side impact beam and a side impact beam is designed. The cross section is defined to have an elliptic shape. An optimization problem is defined to find the design maximizing the intrusion stiffness within the specified weight. Design variables are the radii and the thickness of the ellipsoid. The analysis of the side impact is carried out by the nonlinear finite element method. The optimization problem is solved by two methods. One is the experimental design scheme using an orthogonal array. The other is the gradient-based optimization using the response surface method(RSM). Both methods have obtained the better designs than the current one.
Sojan Andrews Zachariah;Dayananda Pai K;Padmaraj N H;Satish Shenoy Baloor
Advances in materials Research
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v.13
no.5
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pp.391-416
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2024
Hybrid composite materials are widely used in various load-bearing structural components of micro - mini UAVs. However, the design of thin laminates for better impact resistance remains a challenge, despite the strong demand for lightweight structures. This work aims to assess the low-velocity impact (LVI) behaviour of thin quasi-isotropic woven carbon/ aramid epoxy hybrid laminates using experimental and numerical techniques. Drop tower impact test with 10 J and 15 J impact energies is performed on carbon/epoxy laminates having aramid layers at different sequences and locations. The impact behaviour is experimentally evaluated using force-time, force-deformation, and energy-time histories considering delamination threshold load, peak load, and laminate deflection. Ultrasonic C-scan is performed on the post-impact samples to analyse the insidious damage profile at different impact energies. The experimental data is further utilized to numerically simulate LVI behaviour by employing the representative volume element model. The numerical results are in good agreement with the experimental data. Numerical and experimental approach predicts that the hybrid laminates with aramid layers at both impact and non-impact sides of the laminate exhibits significant improvement in the overall impact behaviour by having a subcritical damage morphology compared to carbon/epoxy laminate. A combined numerical-experimental approach is proposed for evaluating the effective impact performance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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