Ashish K. Singh;Anwesha Pal;Shashi Kumar;Anuja Roy;Atanu Sahu
Structural Engineering and Mechanics
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v.89
no.5
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pp.437-452
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2024
Functionally graded materials (FGMs) have gained substantial attention from researchers due to their exceptional strength and thermal resistance. Their utilization in the aviation and automobile industries has significantly improved the efficiency of various structural components. Moreover, stiffened panels find wide applications in aerospace and automobile structures and these panels are frequently exposed to extreme environments. It is from this perspective that our research is focused on analysing the vibroacoustic response of stiffened functionally graded panels subjected to external dynamic excitations in a thermal environment. In the present research work, a finite element model is developed to conduct the dynamic analysis of functionally graded stiffened panels using the first-order shear deformation theory. Subsequently, a boundary element based model is also developed and coupled with the finite element model to investigate the sound radiation behaviour of those panels in a thermal environment. The material properties of FG stiffened panels are considered as temperature dependent, while the thermal environment is assumed to be acting as linearly varying through the panel's thickness. The present investigation aim to compare the vibroacoustic responses of different panels due to stiffener orientations, material compositions, power law indices and plate thicknesses at various temperatures. The research findings highlight the significant impact of addition of stiffeners, its orientation and material compositions on the sound radiation characteristics of these panels under thermal environments. The present numerical model can easily be employed for analysing the sound radiation behaviour of other types of flat or curved stiffened panels having arbitrary geometry and boundary conditions.
Kim, Chang Uk;Lee, Dong Woo;Park, Seung Bin;Song, Jung Il
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.34
no.3
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pp.211-215
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2017
This research analyzes bucket elevator roller chain pins by finite element (FE) analysis and static structural analysis for a lightweight pin design. The stress distribution of light weight roller chain pins under static load is analyzed for safety factors and damping effect. The results show that the stress distribution is higher on the plate than on the bush pin. In order to compare experimental and FE analysis results, a light weight design approach was used to produce a prototype base pin. Because the inner diameter of the pin was different, the impact damping effect was most appropriate when the inner diameter was 34.05 mm, and it is used as basic research data on the impact of the roller chain and sprocket.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.13
no.5
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pp.73-78
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2009
Steel Braced frames are a commonly-used seismic resisting system, and chevron steel braced frames are a frequently used type of steel braced frame. Recent research has indicated that the seismic performance of braced frames can be improved by designing the braced frame gusset plate connections in a manner that direct reflects seismic deformation demands, and by permitting yielding in the gusset plate at select performance levels. A parametric study using Finite Element (FE) models was conducted to examine the influence of the gusset plate and framing elements on the seismic performance of chevron braced frames, and to calibrate and develop improved design models. The impact of the frame details, including frame sizes, clearance requirements, gusset plate thickness and tapered plate, was explored. The results suggested that proper detailing of the connection can result in a significant improvement in the frame performance. The results also show that the gusset plate thickness has a significant impact on frame performance.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.29
no.2
s.233
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pp.201-213
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2005
The automotive door has a large finite element model in analysis and many design requirements such as stiffness, natural frequency, side intrusion, etc. Thus, various related governing equations should be solved for systematic analysis and design. Because each governing equation has different characteristics, it is almost impossible to solve them simultaneously. Instead, they are separately handled and the analysis results are incorporated into the design separately. Currently, the design is usually conducted by trials and errors with engineering intuition in design practice. In this research, MDO methods are proposed to solve the problems that share design variables in disciplines. The idea is from the Gauss-Seidel type method for multi-discipline analysis. The developed methods show stable convergence and the weight of the door is reduced by fifteen percent.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2004.05a
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pp.433-437
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2004
A provision crane is generally installed on the upper deck to the rear of the accommodation of the ship in order to load and unload engine part or something heavy. There are two types of provision cranes: one is jib-type and the other is monorail-type. So the natural frequency of the jib-type crane equipment is low, therefore, there are some possibility of resonance between crane structure and the main excitation sources of the ship in normal operating range. This study describe a vibration reduction technique for provision crane by applying a proper countermeasure through finite element analysis and modal test. In order to find out weak point in design of provision crane, a sensitive analysis has been performed.
A theoretical formulation for the analysis of free vibration of clamped-free cylindrical shells with plates attached at arbitrary axial position(s) was completed and it was programed to get the numerical results which yield natural frequencies and mode shape of the combined system of the plate and the shells. The frequencies and mode shapes from theoretical calculation were compared with those of commercial finite element code, ANSYS. In order to validate the theory, modal test was also performed by impact test and FFT analysis. The results shows good agreement with those of ANSYS and test results in frequencies and mode shapes. The method developed herein is likely to be used for the analysis of the free vibration of the clamped-free circular cylindrical shells with any kinds of lids such as hollow circular plates, conical shells, spherical shells, or semi-spherical shells.
The most widely known form of multifunctional aircraft structure is smart structures for structural health monitoring (SHM). The aim is to provide automated systems whose purposes are to identify and to characterize possible damage within structures by using a network of actuators and sensors. Unfortunately, environmental and operational variability render many of the proposed damage detection methods difficult to successfully be applied. In this paper, an original robust damage detection approach using output-only vibration data is proposed. It is based on independent component analysis and matrix perturbation analysis, where an analytical threshold is proposed to get rid of statistical assumptions usually performed in damage detection approach. The effectiveness of the proposed SHM method is demonstrated numerically using finite element simulations and experimentally through a conformal load-bearing antenna structure and composite plates instrumented with piezoelectric ceramic materials.
Park Y.J.;Lee J.S.;Ko H.O.;Chang Y.S.;Choi J.B.;Kim Y.J.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2006.05a
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pp.405-406
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2006
Recently, the flat display modules such as plasma or TFT-LCD employ thin crystallized panels which are normally weak to high level transient mechanical energy inputs. As a result, anti-shock performance is one of the most important design specifications for TFT-LCD modules. However, most of large display module designs are generated based on engineers own experiences. Also, a large-scale analysis to evaluate complex material and structural behaviors is one of interesting topic in diverse engineering and scientific fields. The utilization of massively parallel processors has also been a recent trend of high performance computing. The objective of this paper is to introduce a parallel process system which consists of general purpose finite element analysis solver as well as parallelized PC cluster. The parallel processing system is constructed using thirty-two processing elements and the finite element program is developed by adopting hierarchical domain decomposition method. In order to verify the efficiency of the established system, an impact analysis on thin and complex sub-parts of flat display modules is performed. The evaluation results showed a good agreement with the corresponding reference solutions, and thus, the parallel process system seems to be a useful tool fur the complex structural analysis such as IT related products.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.5
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pp.325-331
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2016
This research developed a flood fragility curve of bridges considering the debris impacts. Damage and failures of civil infrastructure due to natural disasters can cause casualties as well as social and economic losses. Fragility analysis is an effective tool to help better understand the vulnerability of a structure to possible extreme events, such as earthquakes and floods. In particular, flood-induced failures of bridges are relatively common in Korea, because of the mountainous regions and summer concentrated rainfall. The main failure reasons during floods are reported to be debris impact and scour; however, research regarding debris impacts is considered challenging due to various uncertainties that affect the failure probability. This study introduces a fragility analysis methodology for evaluating the structural vulnerability due to debris impacts during floods. The proposed method describes how the essential components in fragility analysis are considered, including limit-state function, intensity measure of the debris impact, and finite element model. A numerical example of the proposed fragility analysis is presented using a bridge pier system under a debris impact.
The main focus of this study is to numerically investigate the influence of strong earthquake and tsunami-induced wave impact on the response and behavior of a cable-stayed steel bridge with large caisson foundations, by assuming that the earthquake and the tsunami come from the same fault motion. For this purpose, a series of numerical simulations were carried out. First of all, the tsunami-induced flow speed, direction and tsunami height were determined by conducting a two-dimensional (2D) tsunami propagation analysis in a large area, and then these parameters obtained from tsunami propagation analysis were employed in a detailed three-dimensional (3D) fluid analysis to obtain tsunami-induced wave impact force. Furthermore, a fiber model, which is commonly used in the seismic analysis of steel bridge structures, was adopted considering material and geometric nonlinearity. The residual stresses induced by the earthquake were applied into the numerical model during the following finite element analysis as the initial stress state, in which the acquired tsunami forces were input to a whole bridge system. Based on the analytical results, it can be seen that the foundation sliding was not observed although the caisson foundation came floating slightly, and the damage arising during the earthquake did not expand when the tsunami-induced wave impact is applied to the steel bridge. It is concluded that the influence of tsunami-induced wave force is relatively small for such steel bridge with large caisson foundations. Besides, a numerical procedure is proposed for quantitatively estimating the accumulative damage induced by the earthquake and the tsunami in the whole bridge system with large caisson foundations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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