• Title/Summary/Keyword: polygonal finite element

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Research for Stepping Motor Using Piezoelectric Torsional Actuator (압전회전작동기를 이용한 스텝모터에 관한 연구)

  • Kim Jun Hyuk;Kim Jaehwan;Chung Dal Do
    • Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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    • v.15 no.4 s.97
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    • pp.499-505
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    • 2005
  • In this paper, a new type of pi+ezoelectric stepping motor is designed, manufactured and tested. This motor is composed of piezoelectric torsional actuator and a pair of one-way clutch bearings. The torsional actuator consists of 16-polygonal tube of piezoceramic that can produce an angular displacement associated with shear mode. One-way clutch bearing converts oscillation of torsional actuator into a continuous stepping rotation. The proposed stepping motor does not require any conversion mechanism for stepping motion like any other motors. In the design process, the shear resonance mode of piezoelectric actuator is analyzed by using a commercial finite element analysis program, and the performance of the fabricated torsional actuator is measured. $0.124^{\circ}$ of maximum angular displacement is measured in square wave excitation on the actuator only. The stepping motor is manufactured by assembling a pair of one-way clutch bearings and the torsional actuator. The maximum rotation speed of 72rpm and the blocking torque of 3.136 mNm are measured at 3540 Hz and 100V/mm. Once the proposed piezoelectric stepping motor is miniaturized, it can be used for many compact and precise moving applications.

${H^1}({\Omega})$-NORM ERROR ANALYSIS UNDER NUMERICAL QUADRATURE RULES BY THE P-VERSION OF THE FINITE ELEMENT METHOD

  • Kim, Ik-Sung;Kim, Chang-Geun;Song, Man-Suk
    • Communications of the Korean Mathematical Society
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    • v.9 no.2
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    • pp.467-489
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    • 1994
  • Let $\Omega$ be a closed and bounded polygonal domain in R$^2$, or a closed line segment in R$^1$ with boundary $\Gamma$, such that there exists an invertible mapping T : $\Omega$ \longrightarrow $\Omega$ with the following correspondence: x$\in$$\Omega$ ↔ x = T(x) $\in$$\Omega$, (1.1) and (1.2) t $\in$ U$\sub$p/($\Omega$) ↔ t = to T$\^$-1/ $\in$ U$\sub$p/($\Omega$), where $\Omega$ denotes the corresponding reference elements I = [-1,1] and I ${\times}$ I in R$^1$ and R$^2$ respectively, (1.3) U$\sub$p/($\Omega$) = {t : t is a polynomial of degree $\leq$ p in each variable on $\Omega$}, and (1.4) U$\sub$p/($\Omega$) = {t : t = to T $\in$ U$\sub$p/($\Omega$)}.(omitted)

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Compressive Strength Evaluation of Longitudinally Stiffened Octangular-Section Modular Shell Towers (종방향으로 보강된 팔각단면 쉘기둥의 축방향 압축강도 평가)

  • Choi, Byung Ho;Kim, Jung Won
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.17 no.1
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    • pp.135-140
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    • 2016
  • This paper examined the uniaxial compressive strength of longitudinally-stiffened octangular modular section towers. Through a series of comparative studies, the 3-dimensional finite element analysis results were considerably larger than the nominal strength values based on Eurocode. Therefore, the design strength equations are simply applicable to the design of the octangular-section tower module, but a more rational method will be needed to properly predict the capacity.

Finite Element Analyses on Ultimate Compressive Strength of Longitudinally Stiffened Polygonal Sections (종방향 보강재로 보강된 다각형 단면 기둥구조의 극한강도 해석)

  • Choi, Byung Ho;Park, Seong Mi;Hwang, Min Oh
    • 한국방재학회:학술대회논문집
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    • 2011.02a
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    • pp.40-40
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    • 2011
  • 현재 일반적으로 활용되고 있는 원통형 쉘구조로 이루어진 타워구조의 대형화가 추진되면서 제작, 운반 편의성, 단면효율성, 경제성 제고를 위해 다각형단면 기둥구조물의 활용이 대두되고 있다. 하지만 다각형 단면 기둥구조의 극한강도에 대한 자료가 충분치 않고 관련 기준이나 지침이 명확히 제시되고 있지 않은 실정이다. 본 연구에서는 원통형 쉘구조물을 다각형구조물로 대체하여 제작될 경우 축방향 압축에 대한 내하력 향상 효과를 수치해석적으로 검토해 보고자 한다. 해석모델은 지름 2m, 두께 20mm인 원형강관 프로토타입 풍력타워 구조를 참고로 하여 이에 내접하도록 결정한 6~12각형 단면 형상으로써 높이 10,000mm인 3차원 기둥모델을 구현하였고 유한요소프로그램인 ABAQUS를 이용하여 해석하였다. 각 subpanel의 중앙에 종방향 보강재를 설치하였을 때 국부좌굴에 대한 내하력 변화를 비교하기 위해 종방향보강재로 보강한 모델을 구성하여 비교 해석을 수행하였다. 종방향 보강재의 제원은 미국 SSRC 제안식을 기준으로 삼았다. 탄성좌굴해석을 통해 탄성좌굴모드 형상을, 비선형비탄성해석을 통해 최종파괴모드 및 극한강도를 얻었다. 보강 전 후의 탄성좌굴 해석 결과로부터 최소모드의 고유치 값을 비교하였다. 각 subpanel 단면 중심부에 한 개의 보강재를 설치한 경우 탄성좌굴강도가 4배 가량 증가하였다. 이로부터, 보강재(n=1) 설치에 따라 유효 폭두께비가 1/2로 감소하는 효과를 확인 할 수 있다. 비선형해석결과로부터 subpanel의 단면중심에 보강재를 설치한 경우 보강재가 위치한 곳에 고정점이 형성되어 이를 중심으로 국부 좌굴모드에 변화가 생기는 것이 확인되었다. 이러한 변화는 다각형 단면 기둥구조의 내하력 성능, 즉 국부좌굴강도에 영향을 준다. 충분한 강성을 갖는 종방향 보강재가 설치된 경우, 극한상태에서도 유효폭두께비가 줄어드는 것과 같은 강도 향상 효과를 확인할 수 있다. 이러한 사실은 각 해석결과 극한강도를 DIN code, Migita와 Fukumoto의 제안식, SSRC 설계제안식 등과의 비교를 통해 확인할 수 있었다.

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Numerical Investigation on Structural Behavior of a Lid with Stiffeners for Suction-installed Cofferdams (석션 가물막이 보강 상판의 구조 거동에 대한 수치해석 연구)

  • Kim, Jeongsoo
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.20 no.10
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    • pp.7-17
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    • 2019
  • With increasing demand for large offshore infrastructures, suction cofferdams have been large, and the lid stiffener arrangement for a suction cofferdam has become a key element in cofferdam design to constrain the flexural deformation effectively. This study analyzed the changes in the structural behavior of a lid for a suction cofferdam due to lid stiffeners to provide insights into effective stiffener arrangements. By investigating conventional suction anchors, several stiffener patterns of a lid for a polygonal suction cofferdam were determined and analyzed. The structural performance of the stiffened lids was estimated by comparing the stress and deformation, and the reaction distributions on the edge of lid were investigated to analyze the effects of the stiffener arrangement on the lid-wall interface. Finite element analysis showed that radial stiffeners contribute dominantly to decreasing the stress and vertical deflection of the lids, but the stiffeners cause an increase in shear forces between the lid and wall; the forces are concentrated on the lid near the areas reinforced with radial stiffeners, which is negative to lid-wall connection design. On the other hand, inner and outer circumferential stiffeners show little reinforcement effects in themselves, while they can help reduce the stress and deformation when arranged with partial radial stiffeners simultaneously.