The power train of transmission for 21-ton grade wheel excavator makes use of a complex gear train composed of a planetary and helical gear system to drive the wheel excavator by transmitting power to the axle. The complex gear train with a shift mode is an important part of the transmission because of strength problems in an extreme environment. To calculate the specifications of the complex gear train and analyze the gear bending and compressive stresses of the complex gear train, this study analyzes gear bending and compressive stresses accurately for the optimal design of the complex gear train with respect to cost and reliability. In this article, the gear bending and compressive stresses of the complex gear train are calculated using the Lewes and Hertz equation. Evaluating the results with the data of the allowable bending and compressive stress from the stress and number of cycles curves of the gears verified the calculated specifications of the complex gear train. A computer structure analysis is performed with the 3D model of the planetary and helical gears to analyze the structure strength of the complex gear train. The results demonstrate that the durability and strength of the complex gear train are safe, because the safety factors of the bending and compressive stresses are more than 1.0.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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1997.10a
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pp.145-154
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1997
The results of optimum design by the deterministic approach adopted in the current design codes depend upon the safety levels of the applied code. But, it is now generally recognized that structural problems are nondeterministic and, consequently, that engineering optimum design must cope with uncertainties. Therefore, it is not an overstatement to affirm that the combination of reliability-based design procedures and optimization techniques is the only means of providing a powerful tool to obtain a practical optimum design solution. In the paper, reliability based optimum design procedure as a rational approach to optimum structural design is presented. The design constraints are formulated based on the ASD, LRFD and reliability theories. The reliability analysis is based on an advanced first-order second moment approach. Uncertainties in the structural strength and loading due to inherent variability as well as modeling and prediction errors are included in failure due to combined bending and shear. For the realistic reliability-based optimization of continuous steel box girder bridges, interactive non-linear limit state model is formulated based on the von Mises's combined stress yield criterion. Comparative results are presented when the ASD criteria are used for the optimum design of a structure under reliability constraints. In addition, this study comparatively shows the results of the optimum design for various criteria of design codes.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.28
no.1
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pp.150-168
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1991
A practical procedure for the ultimate compressive strength-based safety and reliability assessment of the double skin upper deck structure is described. The external compressive stress acting on the upper deck structure which is due to the still water and wave-induced sagging moment is approximately estimated by using the existing rule of classification society. The ultimate compressive stress of double skin structure under the action of sagging moment is analyzed by using idealized structural unit method. Here an idealized plate element subjected to uniaxial load is formulated by idealizing the nonlinear behaviour of the actual element taking account of the initial imperfections in the form of initial deflection and welding residual stress. The interaction effect between the local and global failure in the structure is also taken into consideration. The accuracy of the present method is verified comparing with the present solution and the existing numerical and experimental results for unit member and welded box columns. The safety of the structure is evaluated using the concept of conventional central safety factor and the reliability assessment is made by using Cornel's MVFOSM method. The present procedure is then applied to upper deck structure of double skin product oil carrier. The influence of the initial imperfections and the yield stress of the material on the safety and reliability of the structure is investigated.
Kim, Young-Cheon;Kang, Seung-Kyun;Ahn, Hee-Jun;Kim, Kwang-Ho;Kwon, Dongil
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.7
no.1
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pp.41-47
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2011
Residual stress is the key parameter for reliability and lifetime assessment because it can reduce the fatigue strength and fracture properties of industrial structures. Recently, instrumented indentation testing (IIT) has been widely used for evaluating it, since it does not need specific specimen and time-consuming procedure. However, conventional Oliver-Pharr method, which is used for calibrating contact depth to analyze indentation load-depth curve, cannot estimate plastic pile-up between indenter and surface of specimen. Here, we introduce f parameter which is the ratio of contact depth and maximum depth, to consider pile-up height. And, its application for evaluating residual stress of weldment is introduced.
In this paper the ultimate strength of the R/C cooling towers, which have initial imperfection and pre-cracked elements, is analyzed. The initial geometric imperfections arise from the unavoidable inaccuracies under the construction and the pre-cracks are assumed to be produced by the temperature stress gradients or cyclic loading under wind pressure and/or earthquake load. Both effects are strongly influenced on the strength of the R/C cooling tower shell structures. The reinforcing ratio is also the important factor to evaluate the ultimate strength of the R/C cooling tower shells. However we could not analyze these structures experimentally because of their large, analyses are the powerful schemes to evaluate the safety and reliability of these structures. The analyzed model is Port Gibson cooling tower shell. In the numerical analysis the geometric and material nonlinearities are taken into account.
Thermal fatigue strength of the solder joints is the most critical issue for TSOP(Thin Small Outline Package) because the leads of this package are extremely short and thermal deformation cannot be absorbed by the deflection of the lead. And the TSOP body can be subject to early fatigue failures in thermal cycle environments. This paper was discussed distribution of thermal stresses at near the joint between silicon chip and die pad and investigated their reliability of solder joints of TSOP with 42 alloy clad lead frame on printed circuit board through FEM and 3 different thermal cycling tests. It has been found that the stress concentration around the encapsulated edge structure for internal crack between the silicon chip and Cu alloy die pad. And using 42 alloy clad, The reliability of TSOP body was improved. In case of using 42 alloy clad die pad(t=0.03mm). $$\sigma$_{VMmax}$ is 69Mpa. It is showed that 15% improvement of the strength in the TSOP body in comparison with using Cu alloy die pad $($\sigma$_{VMmax}$=81MPa). In solder joint of TSOP, the maximum equivalent plastic strain and Von Mises stress concentrate on the heel of solder fillet and crack was initiated in it's region and propagated through the interface between lead and solder. Finally, the modified Manson-Coffin equation and relationship of the ratio of $N_{f}$ to nest(η) and cumulative fracture probability(f) with respect to the deviations of the 50% fracture probability life $(N_{f 50%})$ were achieved.
Kim Jin Woo;Shin Jae Chul;Kim Myung Soo;Moon Ji Seob
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.29
no.5
s.236
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pp.689-697
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2005
This paper presents the reliability estimation of door hinge for home appliances, which consists of bushing and shaft. The predominant failure mechanism of bushing made of polyoxymethylene(POM) is brittle fracture due to decrease of strength caused by voids existing, and that of shaft made of acrylonitrile-butadiene-styrene(ABS) is creep due to plastic deformation caused by excessive temperature and lowering of glass transition temperature by absorbed moisture. Since the brittle fracture of bushing is overstress failure mechanism, the load-strength interference model is used to estimate the failure rate of it along with failure analysis. By the way, the creep of shaft is wearout failure mechanism, and an accelerated life test is then planned and implemented to estimate its lifetime. Through the technical review about failure mechanism, temperature and humidity are selected as accelerating variables. Assuming Weibull lifetime distribution and Eyring model, the life-stress relationship and acceleration factor, $B_{10}$ life and its lower bound with $90\%$ confidence at worst case use condition are estimated by analyzing the accelerated life test data.
Stainless steel sheets are widely used as the structure material for the railroad cars and the commercial vehicles. These kinds structures used stainless steel sheets are commonly fabricated by using the gas welding. Gas welding is very important and useful technology in fabrication of an railroad car and vehicles structure. However fatigue strength of the gas welded joints is considerably lower than parent metal due to stress concentration at the weldment, fatigue strength evaluation of gas welded joints are very important to evaluate the reliability and durability of railroad cars and to establish a criterion of long life fatigue design. In this paper, ${\Delta}P-N_f$ curve were obtained by fatigue tests. Using these results, the accelerated life test (ALT) is conducted. From the experimental results, an acceleration model is derived and acceleration factors are estimated. So it is intended to obtain the useful information for the fatigue lifetime of plug and ring gas welded joints and data analysis by statistic reliability method, to save time and cost, and to develop optimum accelerated life prediction plans.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.19
no.3
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pp.1-8
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2011
Stainless steel sheets are widely used as the structure material for the railroad cars and the commercial vehicles. These kinds structures used stainless steel sheets are commonly fabricated by using the gas welding. Gas welding is very important and useful technology in fabrication of an railroad car and vehicles structure. However fatigue strength of the gas welded joints is considerably lower than parent metal due to stress concentration at the weldment, fatigue strength evaluation of gas welded joints are very important to evaluate the reliability and durability of railroad cars and to establish a criterion of long life fatigue design. In this paper, ${\Delta}-N_f$ curve were obtained by fatigue tests. Using these results, the accelerated life test (ALT) is conducted. From the experimental results, an acceleration model is derived and acceleration factors are estimated. So it is intended to obtain the useful information for the fatigue lifetime of plug and ring gas welded joints and data analysis by statistical reliability method, to save time and cost, and to develop optimum accelerated life prediction plans.
Previous researches showed that confined concrete with Fiber-Reinforced Plastic (FRP) sheets significantly improves the strength and ductility of concrete compared with unconfined concrete. However, the retrofit design of concrete with FRP materials requires an accurate estimate of the performance enhancement due to the confinement mechanism. The object of this research is to predict the compressive strength and strain of concrete confined with FRP wraps. For the purpose of this research, 102 test specimens were fabricated and loaded statically under uniaxial compression. Axial load, axial and lateral strains were investigated to predict the ultimate stress and strain. Also, to achieve reliability of proposed strength and strain models for FRP-confined concrete, another series of uniaxial compression test results were used. This paper presents strength and strain models for FRP-confined concrete. The proposed models to estimate the ultimate stresses and failure strains produce satisfactory predictions as compared to current design equations. In conclusion, it is proposed that the modified stress-strain model of concrete cylinders could be effectively used for the repair and retrofit of concrete columns.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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