This work proposes a theoretical and numerical study on the behavior of a tapered shaft rotor made of composite materials by the classical version h and the version p of the finite element method. Hierarchical form functions are used to define the model. The purpose of this paper is to determine the expressions of the kinetic and potential energies of the tree necessary for the results of the equations of motion. A comparison between the version h and the p version of the finite element method of the functions of polynomial and trigonometric hierarchical forms with six degrees of freedom per node, of a composite tapered and cylindrical shaft which rotates at a constant speed about its axis. It is found that when the number of functions of form (the version p) is increased, the solution converges. It is also observed that the conicity of the shaft increases the rigidity with respect to a uniform shaft having the same mechanical properties. The numerical simulation allowed us to determine the natural frequencies and the critical speeds of the composite shaft systems are compared with those available in the literature and the effectiveness of the methods used are discussed.
The development systems for the Structural Health Monitoring has attracted considerable interest from several engineering fields during the last decades and more specifically in the aerospace one. In fact, the introduction of those systems could allow the transition of the maintenance strategy from a scheduled basis to a condition-based approach providing cost benefits for the companies. The research presented in this paper consists of a definition and next comparison of four methods applied to numerical measurements for the extraction of damage features. The first method is based on the determination of the Structural Intensity field at the on-resonance condition in order to acquire information about the dissipation of vibrational energy throughout the structure. The Damage Quantification Indicator and the Average Integrated Global Amplitude Criterion methods need the evaluation of the Frequency Response Function for a healthy plate and a damaged one. The main difference between these two parameters is their mathematical definition and therefore the accuracy of the scalar values provided as output. The fourth and last method is based on the Mode-shape Curvature, a FRF-based technique which requires the application of particular finite-difference schemes for the derivation of the curvature of the plate. All the methods have been assessed for several damage conditions (the shape, the extension and the intensity of the damage) on two test plates: an isotropic (steel) plate and a 4-plies composite plate.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.16
no.6
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pp.1021-1029
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1992
A rational and straightforward method is introduced for developing continuum models of large platelike periodic lattice structures based on energy equivalence. The procedure for developing continuum plate models involves the use of existing well-defined finite element matrices for the easy calculation of strain and kinetic energies of a repeating cell, from which the reduced stiffness and mass matrices are obtained in terms of continuum degrees- of-freedom defined in this paper. The equivalent continuum plate properties are obtained from the direct comparison of the reduced matrices for continuum plate with those for lattice plate. The advantages of the present continuum method are that it may be applied to arbitrary lattice configurations and may give most diverse equivalent continuum plate properties including all kinds of coupling, while other methods may give only limited structural properties. To evaluate the continuum method developed in this paper, free vibration analyses for both of continuum and lattice plates are conducted. Numerical results show that the present continuum method gives very reliable structural and dynamic properties compared to other well-recognized methods.
Fretting wear is one of the important degradation mechanisms of steam generator tubes in the nuclear power plants. Especially, impact fretting wear occurred between steam generator tubes and tube support plates or anti-vibration bar. Various tests have been carried out to investigate the wear mechanisms and to report the wear coefficients. Those are fruitful to get insight for the wear damage of steam generator tubes; however, most wear researches have concentrated on sliding wear of the steam generator tubes, which may not represent the wear loading modes in real plants. In the present work, impact fretting tests of steam generator tube were carried out. A wear progression model for impact-fretting wear has been investigated and proposed. The proposed wear progression model of impact-fretting wear is as follows; oxide film breaking step at the initial stage, and layer formation step, energy accumulation step and finally particle torn out step which is followed by layer formation in the stable impact-fretting progress. The wear coefficient according to the work-rate model has been also compared with one between tube and support.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.21
no.2
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pp.204-212
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2001
In this study, an FRF-based structural damage identification method (SDIM) is proposed for plate structures. The present SDIM is derived from the partial differential equation of motion of the damaged plate, in with damages we characterized by using a damage distribution function. The appealing features of the present SDIM include the followings. First, the modal data of the damaged structure are not required. Secondly, a sufficient number of information can be generated from the measured FRFs by simply varying excitation frequencies and response measurement points. The feasibility of the present SDIM is verified through some numerically simulated damage identification tests.
Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics
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v.18
no.4
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pp.44-50
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2010
Structural vibration is a significant problem in many multi-part or multi-component assemblies. In aircraft industry, structures are composed of various fasteners, such as bolts, snap, hinge, weld or other fastener or connector (collectively "fasteners"). Due to these, prediction and design involving dynamic characteristics is quite complicated. However, the current state of the art does not provide an analytical tool to effectively predict structure's dynamic characteristics, because consideration of structural uncertainties (i.e. material properties, geometric tolerance, dimensional tolerance, environment and so on) is difficult and very small fasteners in the structure cause a huge amount of analysis time to predict dynamic characteristics using the FEM (finite element method). In this study, to resolve the current state of the art, a new approach is proposed using the FEM and probabilistic analysis. Firstly, equivalent elements are developed using simple element (e.g. bar, beam, mass) to replace fasteners' finite element model. Developed equivalent elements enable to explain static behavior and dynamic behavior of the structure. Secondly, probabilistic analysis is applied to evaluate the PDF (probability density function) of dynamic characteristics due to tolerance, material properties and so on. MCS (Monte-Carlo simulation) is employed for this. Proposed methodology offers efficiency of dynamic analysis and reality of the field as well. Simple plates joined by fasteners are taken as an example to illustrate the proposed method.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.8
no.6
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pp.554-562
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2016
Recently, regulations pertaining to the noise and vibration environment of offshore plants have been strengthened. For example, the NORSOK standards have been applied, which are very strict regulations that are comparable to those applied to passenger ships. Furthermore, the use of porous materials, such as those used in most of the current insulating panels, has been forbidden. Therefore, honeycomb-backed Micro-Perforated Plates (MPPs) are now regarded as next-generation absorber materials. This paper reports the results of parametric studies that were performed using numerical methods to determine the effect of the thickness on the performance of a honeycomb panel and the effect of the perforation ratio on the MPP performance. The numerical results were verified through experiments. Finally, we propose a combined honeycomb/MPP panel where the MPP is placed between upper and lower honeycomb panels and one end surface is also replaced with an MPP.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2004.07b
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pp.671-674
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2004
This paper presents design and analysis of multi-layered ring-dot type piezoelectric transformer. These transformers are useful for step up and step down. The transformers consist of disk type multi-layered piezoelectric ceramic plates. The finite element method(FEM) was used for analysis transformer. Vibration mode, electric field and equivalent elastic strain of piezoelectric transformer were simulated by changing frequency. As results, the strain was distributed in isolation part entirely. We can get the operated in step up transformer when the inner side electrode using by input parts. Also we can get the step down transformers using by input Part as outer side electrode. The step up ratio and step down ratio was increased by decreasing inner side electrode. The resonance frequency was increased by increasing inner side electrode when the transformer was operated in step down transformer. But the step up one was decreased. From these results, we can expect to multi-layered ring-dot type piezo transformers as step up and step down transformers.
A cabin of the agricultural tractor is designed to protect the driver from vibration transmitted due to the irregular ground and overturning of the tractor. The cabin is usually manufactured by welding frames and plates. Consequently, the welded state of the frame and plate affects the stiffness of the cabin structure. In this paper, the static and dynamic stiffness characteristics of the cabin are identified through finite element analysis and effects of the structure production error are investigated to insure the structural stiffness of the cabin.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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1999.11a
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pp.22-27
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1999
고급복합재료(advanced composite material)는 여러 가지 훌륭한 장점에도 불구하고 건설기술자에게는 그 이론이 너무 복잡하여 건설구조에 대한 응용이 지연되고 있다. [$\alpha/\beta/\beta/\gamma/\alpha/\alpha/\beta$]r, $\alpha$=-$\beta$, $\gamma$=0$^{\circ}$ 또는 90$^{\circ}$ 와 같은 몇 가지 배향각을 갖은 적층판은, r이 증가함에 따라, $B_{i,j}$강성이 0으로 접근한다(1995). 건설구조물은 그 치수가 커서 r이 증가해도 지간 대 두께비가 충분히 커서, 횡방향 변형율(${\varepsilon}_{xz}$,${\varepsilon}_{yz}$)의 영향이 무시될 수 있다. 이 경우 판의 지배방정식은 간단한 특별직교이방성판의 식으로 변화된다. 김덕현은 토목구조물에 흔히 적용될 수 있는 이러한 배향각을 가진 적층판의 지배방정식을 취급이 간단한 특별직교 이방성 판의 경우로 변경시킨 다음 해석을 더 간단히 진행할 수 있도록 기술자들이 유사 등방성 상수(quasi-isotropic constant)를 사용하여 낮익은 등방성판의 방정식을 사용하여 답을 구한 다음 그가 개발한 "수정계수(correction factor)"를 사용하여 "정확한"해를 구하는 방법을 발표한바 있다(1991).는 방법을 발표한바 있다(1991).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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