Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.21
no.10
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pp.1589-1597
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1997
The high-velocity impact forging process with eccentric loading condition is analyzed using the explicit time integration finite element method. In order to consider the strain hardening, strain rate hardening and thermal softening effects, which are frequently observed in high-velocity deformation phenomena, the Johnson-Cook constitutive model is applied to model the workpiece. It is assumed that the material response of the dies is elastic in the study. As a result of the eccentric loading simulation, it is found that the increase of the eccentric ratio and the allowable tilting angle cause the decrease of the maximum forging load and the blow efficiency, and it is also found that the forging load and the blow efficiency generated in the high-velocity impact forging process with three-dimensional geometry can be obtained efficiently.
Current design code states that the strength reduction factor shall be permitted to be increased linearly from that for axial compression to that for flexure as the design axial load strength $\Phi$cPn decrease from 0.1fckAg to zero. Since this empirically adopted axial load level of $\Phi$cPn=0.1fckAg considers only sectional area and concrete strength, the other variables such as steel ratio, steel yielding strength, and steel arrangement can not be considered. This research is performed to investigate the consistency and the rationality of the code requirement for determination of column design strength. A nonlinear axial force-moment-curvature analysis was conducted in order to investigate the ductility of reinforced concrete column sections. As the result of ductility analysis, it was found that the ductility at the axial force of $\Phi$cPn=0.1fckAg represented a lock of consistency for the various variable contained sections. Therefore, a more reasonable application method of strength reduction factor is proposed, that is based on the strain ductility index.
In this paper, linear elastic isotropic structures under the effects of both stochastic operators and stochastic excitations are studied. The analysis utilizes the spectral stochastic finite elements (SSFEM) with its two main expansions namely; Neumann and Homogeneous Chaos expansions. The random excitation and the random operator fields are assumed to be second order stochastic processes. The formulations are obtained for the system solution of the two dimensional problems of plane strain and plate bending structures under stochastic loading and relevant rigidity using the previously mentioned expansions. Two finite element programs were developed to incorporate such formulations. Two illustrative examples are introduced: the first is a reinforced concrete culvert with stochastic rigidity subjected to a stochastic load where the culvert is modeled as plane strain problem. The second example is a simply supported square reinforced concrete slab subjected to out of plane loading in which the slab flexural rigidity and the applied load are considered stochastic. In each of the two examples, the first two statistical moments of displacement are evaluated using both expansions. The probability density function of the structure response of each problem is obtained using Homogeneous Chaos expansion.
The failure of a thin-walled tube was studied in this paper based on three failure models. Both proportional and non-proportional loading paths were applied. Proportional loading consisted of combined tension-torsion. Cyclic non-proportional loading was also applied. It was a circular out-of-phase axial-shear stress loading path. The third loading path was a combination of a constant internal pressure and a bending moment. The failure models under study were equivalent plastic strain, modified Mohr-Coulomb (Bai-Wierzbicki) and Tearing parameter models. The elasto-plastic analysis was conducted using J2 criterion and nonlinear kinematic hardening. The return mapping algorithm was employed to numerically solve the plastic flow relations. The effects of the hydrostatic stress on the plastic flow and the stress triaxiality parameter on the failure were discussed. Each failure model under study was utilized to predict failure. The failure loads obtained from each model were compared with each other. The equivalent plastic strain model was independent from the stress triaxiality parameter, and it predicted the highest failure load in the bending problem. The modified Mohr-Coulomb failure model predicted the lowest failure load for the range of the stress triaxiality parameter and Lode's angle.
Han, Paul;Jang, Young-Woong;Yoo, Oui Sik;Kim, Jung Sung;Kim, Han Sung;Lim, Dohyung
Journal of Biomedical Engineering Research
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v.34
no.1
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pp.14-23
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2013
In this study, biomechanical stability of the newly developed revision total knee arthroplasty (rTKA) was evaluated through strain and stress distribution analysis within the implanted proximal tibia using a three-dimensional finite element (FE) analysis. 2000N of compressive load (about 3 times body weight) was applied to the condyle surface on spacer, sharing by the medial (60%) and lateral (40%) condyles simulating a stance phase before toe-off. The results showed that PVMS within the revision total knee arthroplasty and the proximal tibia were less than yield strength considering safe factor 4.0 (rTKA: less than 10%, Cortical bone: less than 70%, Cancellous bone: less than 70%). The materials composed of them and the strain and stress distributions within the proximal tibia were generally well matched with those of a traditional revision total knee arthoplasty (Scorpio TS revision system, Stryker Corp., Michigan, USA) without the critical damage strain and stress, which may reduce the capacity for bone remodeling, leading to bone degeneration. This study may be useful to design parameter improvement of the revision total knee arthoplasty in biomechanical stability point of view beyond structural stability of revision total knee arthoplasty itself.
The microcomputer program PileNSF (Pile Negative Skin Friction) is developed by the authors in a graphical user interface (GUI) environment using $MATLAB^{(R)}$ for predicting the bearing capacity of a pile embedded in a consolidating ground by surcharge loading. The proposed method extends the one-dimensional soil-pile model based on the nonlinear load transfer method in OpenSees to perform an advanced one-dimensional consolidation settlement analysis based on finite strain. The developed program has significant features of incorporating Mikasa's finite strain consolidation theory that accounts for reduction in the thickness of the clay layer as well as the change of the soil-pile interface length during the progress of consolidation. In addition, the consolidating situation of the ground by surcharge filling after the time of pile installation can also be considered in the analysis. The program analysis by the presented method has been verified and validated with several case studies of long-term test on single piles subjected to negative skin friction. Predicted results of negative skin friction (downdrag and dragload) as a result of long from consolidation settlement are shown to be in good agreement with measured and observed case data.
The Damage Tolerant Design is developed to help alleviate structural failure and cracking problems in aerospace structures. Recently, the Damage Tolerant Design is required and recommended for most of aircraft design. In this paper, the damage tolerant design is applied to tilt rotor UAV. First of all, the fatigue load spectrum for the tilt rotor UAV is developed and fatigue analysis is performed for the flaperon joint which has FCL (fatigue critical location). Tilt rotor UAV has two modes: helicopter mode when UAV is taking off and landing; fixed wing mode when the tilt rotor UAV is cruising. To make fatigue load spectrum, FELIX is used for helicopter mode. TWIST is used for fixed wing mode. Fatigue analysis of flaperon joint is performed using fatigue load spectrum. E-N curve approach is used for picking crack initiation point. The LEFM(Linear Elastic Fracture Method) is considered for analyzing crack growth or propagation. Finally, including the crack initiation and propagation, the fatigue life is evaluated. Therefore the Damage Tolerant Design can be done.
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.15
no.2
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pp.50-57
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2019
This paper investigates deformation characteristics of gas pipeline using the in-plane bending experiment and finite element analysis of a pipe bend. The effect of the bending angle and internal pressure on the deformation characteristics is analyzed. The pipe bend used in this study is API 5L X65 (out diameter: 20 inch) material with the thickness of 11.9 mm. The maximum load, displacement at maximum load, angle and local strain of 90° pipe bend are obtained from the in-plane bending experiment. Comparison between FE results and experimental data shows overall good agreements. In addition, the deformation characteristics of 22.5° and 45° pipe bend are calculated using the finite element analysis. As a result, the effect of the bend angle on the deformation characteristics is discussed.
Steel railway bridge gets vibration from moving load ; additionally, this kind of moving load is going to be a sufficient reason, which causes fatigue damage to steel railway bridge. Fatigue damage and stress curve were raised by moving load depends on span length in steel railway bridge. In other words, stress curve appears index regarding every axial load in short span, but self weight lets stress curve's change decrease in proportion to increasing span length. Thereby, we have studied that how the steel railway bridge appear fatigue damage in proportion to span length of steel railway bridge. Dynamic strain was measured in 4 steel plate-girder railway bridge during the trains was passing, which is located on the line of Kyoung-chun railway. And time history response analysis has been done in order to ensure actual survey. The results of this study show the decreased of the fatigue damage in steel railway bridge according to length of span. This paper ends is bases research of fatigue design in steel railway bridges according to span length.
Suspension system of vehicle have enough endurance during its life time to protect passenger. Spring is one of major part of vehicle. Thus, a fatigue strength evaluation for leaf spring based on road load response was carried out. At first, strain of leaf spring is measured on the city condition and proving ground condition. And next, the damage analysis of road load response data was carried out. And fatigue test of leaf spring were also carried out. Based on -N life relation, fatigue life of leaf spring was evaluated at belgian mode, city mode and drawing test specification. After that, it is compared the design life of leaf spring and evaluated fatigue life by belgian mode, city mode and drawing test specification. From the above, the maximum load-fatigue life relation of leaf spring was defined by test. and new test target of belgian mode and city mode was proposed to accept design specification of leaf spring. It is expect that proposed test target can verify leaf spring fatigue endurance at specific road condition.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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