A solar thermal collector is a solar collector specifically intended to collect heat: that is, to absorb sunlight to provide heat. A flat plate is the most common type of solar thermal collector, and is usually used as a solar hot water panel to generate solar hot water. A flat plate collector consists basically of an insulated metal box with a glass or a plastic cover and a dark-colored copper absorber plate. Solar radiation is absorbed by the copper absorber plate and transferred to water that circulates through the collector in copper tubes. Ultrasonic welding is an industrial technique whereby high-frequency ultrasonic acoustic vibrations are locally applied to work pieces being held together under pressure to create a solid-state weld. In this study, we developed solar collector ultrasonic welding machine with digital controlled power supply and tested various welding conditions such as welding pressure, welding amplitude, welding speed. Welding speed was considered in 2~12m/min. The width of ultrasonic welds was increased with welding amplitude by 2.2~2.5mm. The fracture load of ultrasonic welds showed 20% higher than domestic products.
Kim, Jong-Wan;Lee, Jin-Sun;Sun, Kyung-Bok;Lee, Joong-Hee
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2009.11a
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pp.180-183
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2009
Composite bipolar plates offer several advantages of low cost, light weight, and ease of manufacturing compared to traditional graphite plate. However, it is difficult to achieve both high electrical conductivity and high flexural strength. In this study, the hybrid carbons filled epoxy composite bipolar plates were fabricated to test electrical conductivity and flexural properties. Graphite powders were used as the main conducting filler and continuous carbon fiber fabrics were inserted to improve the mechanical properties of the composite. This hybrid composite showed improved in-plane electrical conductivity and flexural property. The moldability of the hybrid composite was also improved comparing to the continuous prepreg composite. This study suggested that the continuous carbon fiber inserted graphite/epoxy composites can be a potential candidate material to overcome the disadvantages of conventional graphite composite or continuous prepreg composite bipolar plates.
In this paper, a hybrid/mixed nonlinear shell element is developed in polar coordinate system based on Hellinger/Reissner variational principle and the large-deflection theory of plate. A numerical solution scheme is formulated using the hybrid/mixed finite element method (HMFEM), in which the nodal values of bending moments and the deflection are the unknown discrete parameters. Stability of the present element is studied. The large-deflection analyses are performed for simple supported and clamped circular plates under uniformly distributed and concentrated loads using HMFEM and the traditional displacement finite element method. A parametric study is also conducted in the research. The accuracy of the shell element is investigated using numerical computations. Comparisons of numerical solutions are made with theoretical results, finite element analysis and the available numerical results. Excellent agreements are shown.
Damage detection in structures using the change of modal parameters (modal shapes and natural frequencies) has achieved satisfactory results. However, as modal shapes and natural frequencies alone may not provide enough information to accurately detect damages. Therefore, a hybrid singular value decomposition and deep belief network approach is developed to effectively identify damages in aluminum plate structures. Firstly, damage locations are determined using singular value decomposition (SVD) to reveal the singularities of measured displacement modal shapes. Secondly, using experimental modal analysis (EMA) to measure the natural frequencies of damaged aluminum plates as inputs, deep belief network (DBN) is employed to search damage severities from the damage evaluation database, which are calculated using finite element method (FEM). Both simulations and experimental investigations are performed to evaluate the performance of the presented hybrid method. Several damage cases in a simply supported aluminum plate show that the presented method is effective to identify multiple damages in aluminum plates with reasonable precision.
Static performance of quadrilateral plate elements was compared through numerical experiments. Sixteen plate elements were selected for comparison from the literature, which were displacement elements, equilibrium elements, mixed elements or hybrid elements based on the Kirchhoff theory or the Mindlin theory. Thin plate bending problems, such as square plate problems, rhombic plate problems, circular plate problems and cantilevered plate problems, were modeled by various meshes and solved under various kinds of boundary conditions. Kirchhoff elements were not so good as Mindlin elements in view of efficiency and convergence. Hinton's elements resulted in the best results for the problems considered with respect to efficiency, convergence and reliability but in some problems they also resulted in more or less inaccurate solutions.
Because of the importance of steel material saving and rational ship structural design due to the rapid increase in steel prices, a ship structural design system was developed for plate members reinforced by doubler plates subjected to biaxial in-plane compressive loads. This paper mainly emphasizes the design system improvement and upgrade according to the change in the in-plane loading condition of the doubler plate from the single load discussed in a previous paper to the biaxial in-plane compressive load discussed in this paper. A direct design process by a structural designer was added to this developed optimized system to increase the design efficiency and provide a way of directly inserting a designer's decisions into the design system process. As the second stage of preliminary steps of doubler design system development, design formulas subjected to these biaxial loads used in the doubler plate design system were suggested. Based on the introduction of influence coefficients $K_t_c$, $K_t_d$, $K_b_d$ and $K_a_d$ based on the variations in the doubler length, breadth, doubler thickness, and average corrosion thickness of the main plate reinforced by the doubler plate, respectively, the design formulas for the equivalent plate thickness of the main plate reinforced by the doubler plate were also developed, and a hybrid design system using these formulas was suggested for the doubler plate of a ship structure subjected to a biaxial in-plane compressive load. Using this developed design system for a main plate reinforced by a doubler plate was expected to result in a more rational reinforced doubler plate design considering the efficient reinforcement of ship plate members subjected to these biaxial loads. Additionally, a more detail structural analysis through local strength evaluations will be performed to verify the efficiency of the optimum structural design for a plate member reinforced by a doubler plate.
The electrical contact resistance between the bipolar plate (BP) and the carbon felt electrode (CFE), which are in contact by the stack clamping pressure, has a great impact on the stack efficiency because of the relatively low clamping pressure of the vanadium redox flow battery (VRFB) stack. In this study, a polyethylene (PE) composite-CFE hybrid bipolar plate structure is developed through a local heat welding process to reduce such contact resistance and improve cell performance. The PE matrix of the carbon fiber composite BP is locally melted to create a direct contact structure between the carbon fibers of CFE and the carbon fibers of BP, thereby reducing the electrical contact resistance. Area specific resistance (ASR) and gas permeability are measured to evaluate the performance of the PE composite-CFE hybrid bipolar plate. In addition, an acid aging test is performed to measure stack reliability. Finally, a VFRB unit cell charge/discharge test is performed to compare and analyze the performance of the developed PE composite-CFE hybrid BP and the conventional BP.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.23
no.6
s.165
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pp.988-1000
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1999
An experimental study is presented for the effect of number of terms of a pewee series type stress function on stress analysis around a hole in tensile loaded plate. The hybrid method coupling photoelastsic data inputs and complex variable formulations involving conformal mappings and analytical continuity is used to calculate tangential stress on the boundary of the hole in uniaxially loaded, finite width tensile plate. In order to measure isochromatic data accurately, actual photoelastic fringe patterns are two times multiplied and sharpened by digital image processing. For qualitative comparison, actual fringes are compared with calculated ones. For quantitative comparison, percentage errors and standard deviations with respect to percentage errors are caculated for all measured points by changing the number of terms of stress function. The experimental results indicate that stress concentration factors analyzed by the hybrid method are accurate within three percent compared with ones obtained by theoretical and finite element analysis.
In this paper, the hybrid response surface method(HRSM) is proposed and examined. Hybrid response surface method calculate a approximate model repeatedly based on MPP coordinates. To verify the performance, probability of failure, MPP(Most Probable failure Point) and reliability index are calculated for nonlinear function and composite laminated plate by using reliability analysis method and compared with results by using typical response surface method(RSM). Probability of failure is calculated under the assumption of the nonlinear limit state equation and given failure criterion. The results of proposed method shows performance improvement in estimating the probability of failure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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