Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.15
no.1
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pp.130-136
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1998
A procedure of stress and strength analysis has been proposed for the centrifuge rotor of composite materials of quasi-isotropic laminates. The goal in this study is to maximize the allowable rotating speed, that is, to minimize maximum strength ratio with the given path length by changing the geometric parameter-outer radius and ply angles in quasi-isotropic laminates. Optimum values of the geometric parameter-outer radius and ply angles are obtained by multilevel optimization. All the geometric dimensions and stresses are normalized such that the result can be extended to a general case. Two dimensional analysis at each cross section with an elliptic tube hole subjected to internal hydrostatic pressures by samples as well as the centrifugal body forces has been performed along the height to calculate the stress distribution with the plane stress assumption, and Tsai-Wu failure criterion is used to calculate the strength ratio. The maximum allowable rotating speed can be increased by changing the radii of the outer surface along the height with the maximum strength ratio under the unit value : The optimal number of ply angles maximizing the allowable rotating speed in quasi-isotropic laminates is found to be the half number of tube hole, and the optimal laminate rotation angle is the half of $[{\pi}/m]$. A $[{\pi}/3]$ laminate, for instance, is stronger than a $[{\pi}/4]$ laminate for the centrifuge rotor of 6 tube hole number even though they have the same stiffness.
The purpose of this study was to examine the characteristics of throwing motion in the elementary school students from the developmental point of view. For the purpose of this, total of nine subjects(each of three students in five, third, and first grades) were participated. They were asked to throw the ball as far as they can and the motions were videotaped with the 30frames/sec and 1/500 shutter speed. The successful motions for each subject were selected for three dimensional analysis. The collected data were analyzed using DV express 1.0 and Kwon3D 3.0 softwares. The results obtained from this study were as follows; 1. Total time for the throwing motion of the first grade was longer than that of the fifth and third grades. 2. The resultant displacement and velocity of COM for the fifth and third grades were greater than that of the frist grade. 3. The first grade tended to flex the trunk forward excessively during the throwing motion. 4. The fifth grade tended to place the upper arm close to the sagital plane and move the forearm and hand freely. 5. Looking at the greater variability of the angular velocity of the hand segment, the fifth grade seemed to have faster and more flexible movement of the wrist. 6. There were somewhat differences in the patterns and magnitudes of ground reaction forces among the different grades.
Bin Du;Bo Hao;Xuejing Duan;Wanjiong Wang;Mohammad Roohani
Geomechanics and Engineering
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v.38
no.4
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pp.397-408
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2024
Buried box culverts are crucial elements of transportation infrastructure. However, their behavior under foundation loads is not well understood, indicating a significant gap in existing research. This study aims to bridge this gap by conducting a detailed numerical analysis using the Finite Element Method and Abaqus software. The research evaluates the behavior of buried box culverts by examining their interaction with surrounding soil and the pressures from surface foundation loads. Key variables such as embedment depth, culvert wall thickness, concrete material properties, foundation pressure, foundation width, soil elastic modulus, and friction angle are altered to understand their combined effects on structural response. The methodology employs a validated 2D numerical model under plane strain conditions. Parametric studies highlight the critical role of culvert depth (H) in influencing earth pressure and bending moments. Foundation pressure and width demonstrate complex interdependencies affecting culvert behavior. Variations in culvert materials' elastic modulus show minimal impact. It was found that the lower wall of the buried culvert experiences higher average pressure compared to the other two walls, due to the combined effects of the culvert's weight and down drag forces on the side walls. Furthermore, while the pressure distribution on the top and bottom walls is parabolic, the pressure on the side walls follows a different pattern, differing from that of the other two walls.
The purpose of this study was to find the difference of stress distribution on canine altered by the application point of preangulated T-loop spring. For this study, the finite element models of upper left canine, upper left second premolar and upper left first molar were made. Also, the finite element models of $0.017{\times}0.025$ inch preangulated, preactivated T-loop spring and $0.018{\times}0.025$ inch stainless steel wire were made. Three types of T-loop spring were made . the middle of activated T-loop is positioned in accordance with the middle position of distance of bracket position of both the canine and first molar, 2mm anterior, 2mm posterior. We compared the forces and the distribution of stress that were generated by the difference of position of T-loop spring. The results were as follows. 1. All of the 3 types of T-loop spring showed the similar retraction forces. 2. All showed the similar amount & pattern of stress distribution. 3. The centers of rotation of canine in 3 types of T-loop spring were same and were positioned between C and D plane. 4. The canine showed the intrusive force by 2mm anterior positioned T-loop spring, but the extrusive force by 2mm posterior positioned T-loop suing. Neverthless, because of the small amount of the forces, the effect of vertical force was not significant.
This paper presents a modified arc-length method for the nonlinear finite element analysis of a structure which is loaded in incremental and fixed forces, simultaneously. The main idea of the method is to separate the displacement term by the constant force from that by the incremental force. Presented method is applied to the nonlinear analysis of isotropic shell structures separately loaded by lateral pressure or compression, and shows the excellent agreement with previous results. As an illustrative example of the applicability of the present algorithm, a parametric study is performed on the nonlinear buckling analysis of composite cylindrical panels under the combined load of the incremented compression and the constant lateral pressure.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2007.11a
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pp.178-188
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2007
In this paper, a half-scaled substructure test was performed to evaluate the buckling and structural safety of an existing transmission tower subjected to wind load. A loading scheme was devised to reproduce the dead and wind loads of a prototype transmission tower, which uses a triangular jig that is mounted on the reduced model to which the similarity law of a half length was applied. As a result of the preliminary numerical analysis carried out to evaluate the stability of a specimen for the design load, it was confirmed that the calculated axial forces of tower leg members were distributed to $80{\sim}90%$ of an admissible buckling load. When the substructured transmission tower was loaded by 270% of its maximum admissible buckling load, it was failed due to the local buckling that is occurred in joints with weak constraints for out-of-plane behavior of leg members. By inspection of load-displacement curves, displacements and strains of members, it is considered that this local buckling was due to additional eccentric force by unbalanced deformation because the time that is reached to yielding stress due to the bending moment is different at each point of a same section.
A time domain finite element based method is employed to analyze wave radiation by multiple cylinders. The nonlinear free surface and body surface boundary conditions are satisfied based on the perturbation method up to the second order. The first- and second-order velocity potential problems at each time step are solved through a finite element method (FEM). The matrix equation of the FEM is solved through an iteration and the initial solution is obtained from the result at the previous time step. The three-dimensional (3D) mesh required is generated based on a two-dimensional (2D) hybrid mesh on a horizontal plane and its extension in the vertical direction. The hybrid mesh is generated by combining an unstructured grid away from cylinders and two structured grids near the cylinder and the artificial boundary, respectively. The fluid velocity on the free surface and the cylinder surface are calculated by using a differential method. Results for various configurations including two-cylinder and four-cylinder cases are provided to show the mutual influence due to cylinders on the first and second waves and forces.
Kim, Seung Deog;Son, Su Deok;Kim, Hyung Seok;Kang, Moon Myung
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.13
no.5
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pp.587-597
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2001
The structural system that discreterized continuous shells is frequently used to make dome-type structures and these structures show the unstable phenomena by snap-through or bifurcation when a load level reaches certain critical value. The characteristic structural behaviour of a cable dome shows a strong nonlinearity and very sensitive according to the initial imperfection. In this study the shape finding problem by applying initial tension stress is investigated and using this the unstable phenomena of perfectly shaped and initially imperfected shape model by external forces are examined to grasp the unstable behavior of cable dome using the Geiger-type model.
This paper investigates the design of a perfect point load actuator based on flat triangular piezoelectric patches. Applying a difference of electric potential between the electrodes of a triangular patch leads to point loads at the tips and distributed moments along the edges of the electrodes. The previously derived analytical expressions of these forces show that they depend on two factors: the width over height (b/l) ratio of the triangle, and the ratio of the in-plane piezoelectric properties ($e_{31}/e_{32}$) of the active layer of the piezoelectric patch. In this paper, it is shown that by a proper choice of b/l and of the piezoelectric properties, the moments can be cancelled, so that if one side of the triangle is clamped, a perfect point load actuation can be achieved. This requires $e_{31}/e_{32}$ to be negative, which imposes the use of interdigitated electrodes instead of continuous ones. The design of two transducers with interdigitated electrodes for perfect point load actuation on a clamped plate is verified with finite element calculations. The first design is based on a full piezoelectric ceramic patch and shows superior actuation performance than the second design based on a piezocomposite patch with a volume fraction of fibres of 86%. The results show that both designs lead to perfect point load actuation while the use of an isotropic PZT patch with continuous electrodes gives significantly different results.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.42
no.6
s.144
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pp.551-558
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2005
In this paper, horizontal manoeuvrability of an underwater vehicle near free surface was investigated. Planar Motion Mechanism(PMM) tests were performed at the shallow depth within 4.5 times of vehicle's diameter. Hydrodynamic coefficients related to the horizontal movement were estimated from the measured data using Least SQuare(LS) method and analyzed at each submerged depth. Furthermore, horizontal dynamic stability, trajectory of turning and zigzag test were investigated for the various depths. As underwater vehicle is positioned nearer to the free surface, forces increase and moment decreases. Tested model was found to be stable only at the depth 0.5 times of vehicle's diameter.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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