Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.33
no.12
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pp.1357-1365
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2009
In this study, we enhance the numerical approach of Lee et al.$^{(1)}$ to spherical indentation technique for property evaluation of hyper-elastic rubber. We first determine the friction coefficient between rubber and indenter in a practical viewpoint. We perform finite element numerical simulations for deeper indentation depth. An optimal data acquisition spot is selected, which features sufficiently large strain energy density and negligible frictional effect. We then improve two normalized functions mapping an indentation load vs. deflection curve into a strain energy density vs. first invariant curve, the latter of which in turn gives the Yeoh-model constants. The enhanced spherical indentation approach produces the rubber material properties with an average error of less than 3%.
The nonlinear mechanics of cable vibration is caught either by analytical or numerical models. Nevertheless, the choice of the most appropriate method, in consideration of the problem under study, is not straightforward. A feedback control policy might even enhance the complexity of the system. Thus, in order to design a suitable controller, different approaches are here adopted. Devices mounted transversely to the cable in the two directions, close to one of its ends, supply the feedback control action based on the observation of the response in a few points. The low order terms of the control law are, at first, analyzed in the framework of linear models. Explicit analytic solutions are derived for this purpose. The effectiveness of high order terms in the control law is then explored by means of a finite element model(FEM), which accounts for high order harmonics. A suitably dimensional analytical Galerkin model is finally derived, to investigate the effectiveness of the proposed control strategy, when applied to a physical model.
In this paper, we propose a new conjugate gradient method which possesses the global convergence and apply it to solve inverse problems of the dynamic loads identification. Moreover, we strictly prove the stability and convergence of the proposed method. Two engineering numerical examples are presented to demonstrate the effectiveness and speediness of the present method which is superior to the Landweber iteration method. The results of numerical simulations indicate that the proposed method is stable and effective in solving the multi-source dynamic loads identification problems of practical engineering.
In sheet metal forming process, drawing is typical process. And the key factor of drawing is blank holding force (BHF) A low BHF can cause wrinkling, whereas a high BHF can cause fracture during a deep drawing process. Thus, formability can be influenced by application appropriate BHF. In this study, a variable blank holding force (VBHF) is applied to extend the forming limit by avoiding both wrinkling and fracture. To determine VBHF in drawing process, numerical simulations and statistical analysis are carried out using commercial FEM software.
The objective of this study is to perform the numerical investigation of flow characteristics in static mixers. Simulations are carried out for mixers consisting of up to six Kenics and PPM elements placed end-to-end at an angle of $90^{\circ}$and for a range of Reynolds number($1{\leq}Re{\leq}100$). The pressure drop across a six-element Kenics mixer is computed and compared with the previous experimental correlations. The results are in good agreement with the previous correlations. The simulated flow field of Kenics mixer is extremely complex and contains regions of transverse flow that is dominated by the interaction of vortices produced by the mixer elements.
This paper presents a numerical investigation on the structural response of a multi-story building subjected to spreading multi-compartment fires. A recently proposed simple fire model has been used to simulate two spreading multi-compartment fire scenarios in a 10-story steel-framed office building. By assuming simple temperature rising and distribution profiles in the fire exposed structural components (steel beams, steel column and concrete slabs), finite element simulations using a three-dimensional structural model has been carried out to study the failure behavior of the whole structure in two multi-compartment fire conditions and also in a standard fire condition. The structure survived the standard fire but failed in the multi-compartment fire. Whilst more accurate fire models and heat transfer models are needed to better predict the behaviors of structures in realistic fires, the current study based on very simple models has demonstrated the importance and necessity of considering spreadingmulti-compartment fires in fire resistance design of multi-story buildings.
As infrastructure ages and traffic load increases, serious public concerns have arisen for the well-being of bridges. The current health monitoring practice focuses on large-scale bridges rather than short span bridges. However, it is critical that more attention should be given to these behind-the-scene bridges. The relevant information about the construction methods and as-built properties are most likely missing. Additionally, since the condition of a bridge has unavoidably changed during service, due to weathering and deterioration, the material properties and boundary conditions would also have changed since its construction. Therefore, it is not appropriate to continue using the design values of the bridge parameters when undertaking any analysis to evaluate bridge performance. It is imperative to update the model, using finite element (FE) analysis to reflect the current structural condition. In this study, a FE model is established to simulate a concrete culvert bridge in New South Wales, Australia. That model, however, contains a number of parameter uncertainties that would compromise the accuracy of analytical results. The model is therefore updated with a neural network (NN) optimisation algorithm incorporating Monte Carlo (MC) simulation to minimise the uncertainties in parameters. The modal frequency and strain responses produced by the updated FE model are compared with the frequency and strain values on-site measured by sensors. The outcome indicates that the NN model updating incorporating MC simulation is a feasible and robust optimisation method for updating numerical models so as to minimise the difference between numerical models and their real-world counterparts.
A new method of multiple damage detection in beam like structures is introduced. The mode shapes of both healthy and damaged structures are used in damage detection process (DDP). Multiple Damage Localization Index Based on Mode Shapes (MDLIBMS) is presented as a criterion in detecting damaged elements. A finite element modeling of structures is used to calculate the mode shapes parameters. The main advantages of the proposed method are its simplicity, flexibility on the number of elements and so the accuracy of the damage(s) position(s), sensitivity to small damage extend, capability in prediction of required number of mode shapes and low sensitivity to noisy data. In fact, because of differential and comparative form of MDLIBMS, using noise polluted data doesn't have major effect on the results. This makes the proposed method a powerful one in damage detection according to measured mode shape data. Because of its flexibility, damage detection process in multi span bridge girders with non-prismatic sections can be done by this method. Numerical simulations used to demonstrate these advantages.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.16
no.5
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pp.653-658
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2013
For towing the new type armored vehicle and maintaining the close support, the armored recovery vehicle(ARV) with winch and crane has been developed. In case of crane, it is mainly used to salvage heavy objects by rotational and vertical motion. Especially, the crane bracket is very important parts due to fixing the ARV's body and rotary joint and preventing the force rotation of crane. Therefore, the crane bracket needs to have an enough strength to endure the high load and it is very important to analyze the stress distribution under loads. In the present work, the experimental and analytical investigation on structural integrity evaluation of crane bracket were carried out. The simulation of three-dimensional finite element method(FEM) was compared with experimental datum. From the numerical results, the FEM simulations corresponded well with th experimental results and the structural safety was confirmed by safety factor.
Detection of damages in fibre reinforced plastic (FRP) composite structures is important from the safety and serviceability point of view. Usually, damage is realized as a local reduction of stiffness and if dynamic responses of the structure are sensitive enough to such changes in stiffness, then a well posed inverse problem can provide an efficient solution to the damage detection problem. Usually, such inverse problems are solved within the framework of pattern recognition. Support Vector Machine (SVM) Algorithm is one such methodology, which minimizes the weighted differences between the experimentally observed dynamic responses and those computed using the finite element model- by optimizing appropriately chosen parameters, such as stiffness. A damage detection strategy is hereby proposed using SVM which perform stepwise by first locating and then determining the severity of the damage. The SVM algorithm uses simulations of only a limited number of damage scenarios and trains the algorithm in such a way so as to detect damages at unknown locations by recognizing the pattern of changes in dynamic responses. A rectangular fiber reinforced plastic composite plate has been investigated both numerically and experimentally to observe the efficiency of the SVM algorithm for damage detection. Experimentally determined modal responses, such as natural frequencies and mode shapes are used as observable parameters. The results are encouraging since a high percentage of damage cases have been successfully determined using the proposed algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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