An improved finite element-transfer matrix method is applied to the transient analysis of plates with large displacement under various excitations. In the present method, the transfer of state vectors from left to right in a combined finite element-transfer matrix method is changed into the transfer of generally incremental stiffness equations of every section from left to right. Furthermore, in this method, the propagation of round-off errors occurring in recursive multiplications of transfer and point matrices is avoided. The Newmark-${\beta}$ method is employed for time integration and the modified Newton-Raphson method for equilibrium iteration in each time step. An ITNONDL-W program based on this method using the IBM-PC/AT microcomputer is developed. Finally numerical examples are presented to demonstrate the accuracy as well as the potential of the proposed method for dynamic large deflection analysis of plates with random boundaries under various excitations.
Katifeoglou, Stefanos A.;Chatjigeorgiou, Ioannis K.
Ocean Systems Engineering
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v.5
no.4
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pp.301-318
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2015
The present investigations introduce the shell-finite element discretization for the dynamics of slender marine pipelines. A long catenary pipeline, corresponding to a particular Steel Catenary Riser (SCR), is investigated under long-standing cyclic loading. The long structure is divided into smaller tubular parts which are discretized with 8-node planar shell elements. The transient analysis of each part is carried out by the implicit time integration scheme, within a Finite Elements (FE) solver. The time varying external loads and boundary conditions on each part are the results of a prior solution of an integrated line-dynamics model. The celebrated FE approximation can produce a more detailed stress distribution along the structural surface than the simplistic "line-dynamics" approach.
A simplified fast-running system code is developed to simulate loop transients such as pump coastdown, loop failures and natural circulation. Special emphasis is put on the numerical investigation of the natural circulation system with multiloop. For this purpose, 5 governing equations are derived, and they are discretized by the space-time integration technique. The developed computer program is applied to three sample problems; transition from 2-loop to 1-loop operation, transition from 1-loop to 2-loop operation, and the transient behavior with decay power in the case of 2-loop operation.
Journal of electromagnetic engineering and science
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v.14
no.4
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pp.376-381
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2014
We present a CMOS rail-to-rail class-AB amplifier using dynamic current biasing to improve the delay response of the error amplifier in a low-dropout (LDO) regulator, which is a building block for a wireless power transfer receiver. The response time of conventional error amplifiers deteriorates by slewing due to parasitic capacitance generated at the pass transistor of the LDO regulator. To enhance slewing, an error amplifier with dynamic current biasing was devised. The LDO regulator with the proposed error amplifier was fabricated in a $0.35-{\mu}m$ high-voltage BCDMOS process. We obtained an output voltage of 4 V with a range of input voltages between 4.7 V and 7 V and an output current of up to 212 mA. The settling time during line transient was measured as $9{\mu}s$ for an input variation of 4.7-6 V. In addition, an output capacitor of 100 pF was realized on chip integration.
The paper involves the study on the elastic and elasto-plastic stress wave propagation in the 1-D and 2-D solid media. The Smooth Particle Hydrodynamics equations governing the elastic and elasto-plastic large deformation dynamic response of solid structures are presented. The proposed additional stress points are introduced in the formulation to mitigate the tensile instability inherent in the SPH approach. Both incremental rate approach and leap-frog algorithm for time integration are introduced and the new solution algorithm is developed and implemented. Two examples on stress wave propagation in aluminium bar and 2-D elasto-plastic steel plate are included. Results from the proposed SPH approach are compared with available analytical values and finite element solutions. The comparison illustrates that the stress wave propagation problems can be effectively solved by the proposed SPH method. The study shows that the SPH simulation is a reliable and robust tool and can be used with confidence to treat transient dynamics such as linear and non-linear transient stress wave propagation problems.
Here we demonstrate complex transient behavior of viscoelastic liquid described numerically with the Leonov model in straight and contraction channel flow domains. Finite element and implicit Euler time integration methods are employed for spatial discretization and time marching. In order to stabilize the computational procedure, the tensor-logarithmic formulation of the constitutive equation with SUPG and DEVSS algorithms is implemented. For completeness of numerical formulation, the so called traction boundaries are assigned for flow inlet and outlet boundaries. At the inlet, finite traction force in the flow direction with stress free condition is allocated whereas the traction free boundary is assigned at the outlet. The numerical result has illustrated severe forward-backward fluctuations of overall flow rate in inertial straight channel flow ultimately followed by steady state of forward flow. When the flow reversal occurs, the flow patterns exhibit quite complicated time variation of streamlines. In the inertialess flow, it takes much more time to reach the steady state in the contraction flow than in the straight pipe flow. Even in the inertialess case during startup contraction flow, quite distinctly altering flow patterns with the lapse of time have been observed such as appearing and vanishing of lip vortices, coexistence of multiple vortices at the contraction comer and their merging into one.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.22
no.7
s.172
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pp.62-70
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2005
The nanoindenter and AFM have been used for nanofabrication, such as nanolithography, nanowriting, and nanopatterning, as well as measurement of mechanical properties and surface topology. Nanoscale indents can be used as cells for molecular electronics and drug delivery, slots for integration into nanodevices, and defects for tailoring the structure and properties. Therefore, it is very important to make indents of desired morphology (shape, size and depth). Indents of different shapes can be obtained by using indenters of different geometries such as a cube comer and conical and spherical tips. The depth and size of indents can be controlled by making indentations at different indentation loads. However, in case of viscoplastic viscoelastic materials such as polymethylmethacrylate (PMMA) the time dependent deformation (TDD) should also be considered. In this study, the effect of process parameters such as loading rate and hold-time at peak load on the indent morphology (maximum penetration depth, elastic recovery, transient creep recovery, residual depth pile-up height) of PMMA were studied for hyperfine pattern fabrication.
Present study deals with the development of finite element based solution methodology to investigate active control of dynamic response of delaminated composite shells with piezoelectric sensors and actuators. The formulation is based on first order shear deformation theory and an eight-noded isoparametric element is used. A coupled piezoelectric-mechanical formulation is used in the development of the constitutive equations. For modeling the delamination, multipoint constraint algorithm is incorporated in the finite element code. A simple negative feedback control algorithm coupling the direct and converse piezoelectric effects is used to actively control the dynamic response of delaminated composite shells in a closed loop employing Newmark's time integration scheme. The validity of the numerical model is demonstrated by comparing the present results with those available in the literature. A number of parametric studies such as the locations of sensor/actuator patches, delamination size and its location, radius of curvature to width ratio, shell types and loading conditions are carried out to understand their effect on the transient response of piezoceramic delaminated composite shells.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.29
no.2
s.233
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pp.293-302
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2005
In this paper, the thick-walled laminated, orthotropic as well as bimaterial, composite hollow spheres under impact pressure are analyzed in detail by using the semi-discrete finite element method with the Houbolt time-integration scheme which results in unconditionally stable transient numerical results. Numerical results are obtained by using the self-constructed spherically symmetric (one-dimensional) and axially symmetric (two-dimensional) finite element programs, and compared with the previous solutions by other researchers, being shown some of which are incorrect. The finite element package Nastran is also adopted for numerical comparison.
This paper describes the design and the analysis of permanent magnetic actuator "Magnetic Switch" using classical method and 2D finite element method. The classical method gives an outline of permanent magnet size and analysis is carried out by finite element method. Therefore we make use of the result in specific detail site of magnet. The transient state is simulated in order to calculate the response time of "Magnetic Switch". The simulation is based upon a step-by-step integration of the electric circuit equations and the tore movement. The contactor uses a permanent magnet for maintaining the closed state. The presented solution takes account of non-linear magnetic material property and spring force controlled by core position. The dynamic response of "Magnetic Switch" is predicted by the simulation agrees closely with the required condition.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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