In this paper, computer simulation of wind flow around a single cooling tower with louver support at the base in the KAZERUN power station in south part of IRAN is presented as a case study. ANSYS FLOTRAN, an unstructured finite element incompressible flow solver, is used for numerical investigation of wind induced pressure load on a single cooling tower. Since the effects of the wind ribs on external surface of the cooling tower shell which plays important role in formation of turbulent flow field, an innovative relation is introduced for modeling the effects of wind ribs on computation of wind pressure on cooling tower's shell. The introduced relation which follows the concept of equivalent sand roughness for the wall function is used in conjunction with two equations ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulent model. In this work, the effects of variation in the height/spacing ratio of external wind ribs are numerically investigated. Conclusions are made by comparison between computed pressure loads on external surface of cooling tower and the VGB (German guideline for cooling tower design) suggestions.
Silva, Ana B.C.G.;Andrade, Henrique C.C.;Fairbairn, Eduardo M.R.;Telles, Jose C.F.;Ribeiro, Fernando L.B.;Toledo-Filho, Romildo D.;Medeiros, Jorivaldo
Computers and Concrete
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v.25
no.1
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pp.29-36
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2020
This work presents a numerical modeling procedure to simulate the refractory concrete lining in fluid catalytic cracking units of oil refineries. The model includes the simulation of the anchors that reinforce the contact between the refractory concrete and the steel casing. For this purpose, the constitutive relations of an interface finite element are set to values that represent the homogenized behavior of the anchored interface. The parameters of this constitutive relation can be obtained by experimental tests. The model includes also multi-surface plasticity, in order to represent the behavior of the refractory concrete lining. Since the complexity of real case applications leads to high computational costs, the models presented here were implemented in a high-performance parallelized finite element platform. A case study representing a riser similar to the ones used by the refinery industry demonstrates the potential of the model.
Increasingly numerical (finite element) modeling of concrete hinges on our ability to develop a representative volume element with all its heterogeneity properly discretized. Yet, despite all the sophistication of the ensuing numerical models, the initial discretization has been for the most part simplistic. Whenever the heterogeneity of the concrete is to be accounted for, a mesh is often manually crafted through the arbitrary inclusion of the particles (aggregates and/or voids) in an ad-hoc manner. This paper develops a mathematical strategy to precisely address this limitation. Algorithms for the random generation and placement of elliptical (2D) or ellipsoid (3D) inclusions, with possibly radiating cracks, in a virtual concrete model are presented. Collision detection algorithms are extensively used.
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.9
no.1
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pp.36-44
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2006
Cohesive sediment transport in coastal region has been studied by numerical modeling. A finite element numerical model was setup to simulate hydrodynamics and sediment transport in the coastal region with complex topography. Only physical features of observed sediments has been used to determine erosion rates of bottom sediments together with the previous research results. The simulation results using the simply determined equation of erosion rates were compared with time variations of the observed SS concentration and showed good agreements. In conclusion, this method can be used to estimate transport of cohesive sediment conveniently.
Cherfi Mohamed;Zagane Mohammed El Sallah;Moulgada Abdelmadjid;Ait Kaci Djafar;Benouis Ali;Zahi Rachid;Sahli Abderahmen
Structural Engineering and Mechanics
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v.91
no.3
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pp.251-262
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2024
Numerical modeling using the finite element method (FEM) offers crucial insights into the mechanical behavior of prostheses, including stress and strain distribution, load transfer, and stress intensity factors. Analyzing cracking in PMMA surgical cement (polymethylmethacrylate) for total hip prostheses (THP) is essential for understanding the loosening phenomenon, as the rupture of orthopedic cement is a primary cause. By understanding various failure mechanisms, significant advancements in cemented total prostheses can be achieved. This study performed a numerical analysis using a 3D FEM model to evaluate stress levels in different THP models, aiming to model damage in the orthopedic cement used in total hip arthroplasty. Utilizing ABAQUS software, FEM, and XFEM, the damage in three types of THPs-Charnley (CMK3), Osteal (BM3), and THOMPSON was modeled under stumbling loading conditions. XFEM allowed for the consideration of crack propagation between the cement and bone, while the GEARING criterion employed a user-defined field subroutine to model damage parameters. The study's findings can contribute to improving implant fixation techniques and preventing postoperative complications in orthopedic surgery.
Kim, Sang-Woo;Hwang, Hyun-Bok;Lee, Bum-Sik;Lee, Jung-Yoon
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2008.11a
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pp.835-838
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2008
This study presents the nonlinear finite element analysis to predict the behavior of reinforced concrete (RC) beams shear-strengthened with fiber-reinforced polymer laminates (FRP). In this paper, modeling concept for the FRP is introduced to enable the use of finite element methods for the shear analysis of RC beams shear-strengthened with FRP composites. The numerical techniques are used to represent the FRP composite, bond properties between the FRP and the concrete, and the RC beams. According to the proposed modeling methods, a finite element analysis is performed using a two-dimensional nonlinear finite element analysis program, VecTor2, based on the Disturbed Stress Field Model (DSFM). To verify the application of the DSFM for the prediction of the behavior of the shear-critical beams strengthened with FRP composites in shear, a detailed comparison between experimental and numerical results for the response of the RC beams is carried out.
Present study deals with the development of finite element based solution methodology to investigate active control of dynamic response of delaminated composite shells with piezoelectric sensors and actuators. The formulation is based on first order shear deformation theory and an eight-noded isoparametric element is used. A coupled piezoelectric-mechanical formulation is used in the development of the constitutive equations. For modeling the delamination, multipoint constraint algorithm is incorporated in the finite element code. A simple negative feedback control algorithm coupling the direct and converse piezoelectric effects is used to actively control the dynamic response of delaminated composite shells in a closed loop employing Newmark's time integration scheme. The validity of the numerical model is demonstrated by comparing the present results with those available in the literature. A number of parametric studies such as the locations of sensor/actuator patches, delamination size and its location, radius of curvature to width ratio, shell types and loading conditions are carried out to understand their effect on the transient response of piezoceramic delaminated composite shells.
This study simulates the flexural behavior of ultra-high-performance fiber-reinforced concrete (UHPFRC) beams reinforced with steel and glass fiber-reinforced polymer (GFRP) rebars. For this, micromechanics-based modeling was first carried out on the basis of single fiber pullout models considering inclination angle. Two different tension-softening curves (TSCs) with the assumptions of 2-dimensional (2-D) and 3-dimensional (3-D) random fiber orientations were obtained from the micromechanics-based modeling, and linear elastic compressive and tensile models before the occurrence of cracks were obtained from the mechanical tests and rule of mixture. Finite element analysis incorporating smeared crack model was used due to the multiple cracking behaviors of structural UHPFRC beams, and the characteristic length of two times the element width (or two times the average crack spacing at the peak load) was suggested as a result of parametric study. Analytical results showed that the assumption of 2-D random fiber orientation is appropriate to a non-reinforced UHPFRC beam, whereas the assumption of 3-D random fiber orientation is suitable for UHPFRC beams reinforced with steel and GFRP rebars due to disorder of fiber alignment from the internal reinforcements. The micromechanics-based finite element analysis also well predicted the serviceability deflections of UHPFRC beams with GFRP rebars and hybrid reinforcements.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.5
no.1
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pp.218-227
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2001
The purpose of this study was to estimate that the relations of weathering speed and shear strength of granite soil by tracing the weathering depth of granite soil from the very moment of its cutting. The results obtained this follows : This paper is about seismic performance of the EDF(Electricite De France) system, that is among various base isolator. A rational modeling of EDF system has been presented that used Nllink element. We get theoretical solutions of equation of motion of the system and compared with numerical solutions using a finite element program. The unification modeling is made by comparing with behavior using Newmark-${\beta}$ method when input earthquake acceleration data. Thus, a verified modeling will apply bridge structures or multi-degree of-freedom systems.
In this study, the numerical analysis of piezocone penetration and dissipation tests has been conducted using the Modified Cam-Clay model, which is generally used in soil mechanics. The Modified Cam-Clay model and related mathematical equations in finite element derivation have been formulated in the Updated Lagrangian reference frame to take the large displacement and finite strain nature of piezocone penetration into consideration. The cone tip resistance, the pore water pressure, and the dissipation curve obtained from the finite element analysis have been compared and investigated with the experimental results from piezocone penetration test performed in Yangsan site. The numerical results showed good agreement with the experimental results; however, the better numerical simulation of the continuous and deep penetration needs further research.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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