Recently, automobile industries have been developing many structural automotive parts made of thin, high-strength steel strips to produce safer and more environmentally friendly cars. The roll forming process has been considered one of the most efficient processes in manufacturing high-strength steel parts because it is a high-speed process that forms sheets in increments. However, most automotive parts vary longitudinally in their cross-sections. Therefore, it is difficult to apply the roll forming process to automotive parts made of high-strength steel. A variable section roll forming process has been proposed in recent studies. The rotational axes of the forming rolls are fixed, and the forming rolls have three-dimensional shape. As such, the cross-section of the part varies linearly along its length, and the angle between the bend line and longitudinal axis is less than 1 degree. Thus, the rate of cross-sectional variation along the length is relatively small. In this study, the rate of cross-sectional change along the length of a forming roll has been increased. Moreover, the angle between the bend line and longitudinal axis has been increased up to 15 degrees. The variable sections of the forming rolls have been designed for high strength steel parts with a symmetric u-type cross-section that varies linearly and symmetrically along the longitudinal axis.
Resource and energy saving is a very important practice for the future as well as for today. Weight saving of structural parts, which are formed by extrusion, plays a key role in manufacturing field. The cross-sections of extruded parts with industrial aluminum are constant in the axial direction by conventional extrusion method. Especially, these aluminum parts used and manufactured in the car industry need other processes to vary the cross-section in the axial direction. However, applications of these parts are often limited by high cost. If the cross-section of the parts is variable by only extrusion with newly developed method, the application of extruded aluminum parts will actually increase. Therefore, a new CNC extruder that can control the section area of a car part was invented for the first time in the nation. Using the extrusion machine, the experiment was performed to validate its workability during the variable section extrusion process. Also, numerical analysis was carried out to investigate the flow mode with different speeds of main ram and various pocket shapes of a die-set in the variable section extrusion process.
Schulc, Martin;Kostal, Michal;Novak, Evzen;Czakoj, Tomas;Simon, Jan
Nuclear Engineering and Technology
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제54권3호
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pp.959-964
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2022
Lead is an important material, both for fusion or fission reactors. The cross sections of natural lead should be validated because lead is a main component of lithium-lead modules suggested for fusion power plants and it directly affects the crucial variable, tritium breeding ratio. The presented study discusses a validation of the lead transport libraries by dint of the activation of carefully selected activation samples. The high emission standard 252Cf neutron source was used as a neutron source for the presented validation experiment. In the irradiation setup, the samples were placed behind 5 and 10 cm of the lead material. Samples were measured using a gamma spectrometry to infer the reaction rate and compared with MCNP6 calculations using ENDF/B-VIII.0 lead cross sections. The experiment used validated IRDFF-II dosimetric reactions to validate lead cross sections, namely 197Au(n, 2n)196Au, 58Ni(n,p)58Co, 93Nb(n, 2n)92mNb, 115In(n,n')115mIn, 115In(n,γ)116mIn, 197Au(n,γ)198Au and 63Cu(n,γ)64Cu reactions. The threshold reactions agree reasonably with calculations; however, the experimental data suggests a higher thermal neutron flux behind lead bricks. The paper also suggests 252Cf isotropic source as a valuable tool for validation of some cross-sections important for fusion applications, i.e. reactions on structural materials, e.g. Cu, Pb, etc.
The study suggests a method to analyze the vibration of the multi-stepped beam having the different circular cross-sections. The rotatory inertia, the shear deformation and the torque applied at both ends of the beam are considered in the governing equation. The complex displacement and the variable separation are introduced to derive the solution of the equation of each uniform beam element having constant cross-section. Then boundary conditions are applied to solve the total system. This method uses the mathematically exact solutions unlike numerical method such as the finite element method in solving the problem having the simultaneous differential equations of Timoshenko beam theory. the natural frequencies and the corresponding mode shapes are precise, especially the mode shapes are continuous.
This study concerns about calculating exact natural frequencies of frames using a single variable shear deformation theory (SVSDT) which considers the parabolic shear stress distribution across the cross section. Free vibration analyses are performed for multi-bay, multi-storey and multi-bay multi-storey type frame structures. Dynamic stiffness formulations are derived and used to obtain first five natural frequencies of frames. Different beam and column cross sections are considered to reveal their effects on free vibration analysis. The calculated natural frequencies are tabulated with the results obtained using Euler-Bernoulli Beam Theory (EBT) and Timoshenko Beam Theory (TBT). Moreover, the effects of inner and outer columns on natural frequencies are compared for multi-bay frames. Several mode shapes are plotted.
Exact analytical solutions for in-plane static problems of planar curved beams with variable curvatures and variable cross-sections are derived by using the initial value method. The governing equations include the axial extension and shear deformation effects. The fundamental matrix required by the initial value method is obtained analytically. Then, the displacements, slopes and stress resultants are found analytically along the beam axis by using the fundamental matrix. The results are given in analytical forms. In order to show the advantages of the method, some examples are solved and the results are compared with the existing results in the literature. One of the advantages of the proposed method is that the high degree of statically indeterminacy adds no extra difficulty to the solution. For some examples, the deformed shape along the beam axis is determined and plotted and also the slope and stress resultants are given in tables.
Natural vibration of the rotor system having multi-step cross-sections is analyzed. The rotary inertia and the shear deformation are considered. Torque is also included in order to simulate the power transmission system. The complex displacement and the variable separation are introduced. The exact solutions in uniform cross-section segment and the boundary conditions are used. Natural frequencies and mode shapes are obtained, especially the mode shapes are countinuous.
A calculation method was presented to calculate the deflection of GFRP-concrete-steel beams with full or partial shear connections. First, the sectional analysis method was improved by considering concrete nonlinearity and shear connection stiffness variation along the beam direction. Then the equivalent slip strain was used to take into consideration of variable cross-sections. Experiments and nonlinear finite element analysis were performed to validate the calculation method. The experimental results showed the deflection of composite beams could be accurately predicted by using the theoretical model or the finite element simulation. Furthermore, more finite element models were established to verify the accuracy of the theoretical model, which included different GFRP plates and different numbers of shear connectors. The theoretical results agreed well with the numerical results. In addition, parametric studies using theoretical method were also performed to find out the effect of parameters on the deflection. Based on the parametric studies, a simplified calculation formula of GFRP-concrete-steel composite beam was exhibited. In general, the calculation method could provide a more accurate theoretical result without complex finite element simulation, and serve for the further study of continuous GFRP-concrete-steel composite beams.
This article presents a unified analytical solution for the analysis of thermal deformations and stresses in elastic annular disks with arbitrary cross-sections of continuously variable thickness. The annular disk is assumed to be under steady heat flow conditions, in which the inner surface of the annular disk is at an initial temperature and the outer surface at zero temperature. The governing second-order differential equation is derived from the basic equations of the thermal annular disks and solved with the aid of some hypergeometric functions. Numerical results for thermal stresses and displacement are given for various annular disks. These disks include annular disks of thickness profiles in the form of general parabolic and exponential functions. Additional annular disks with nonlinearly variable thickness and uniform thickness are also included.
본 연구에서는 변단면 단일 현장타설말뚝의 거동 특성을 평가하고자 현장재하시험 사례를 분석하였으며, 또한 3차원 유한요소해석을 이용하여 말뚝 내부에서 발생하는 응력을 통해 심도별 휨응력을 산정하였다. 분석 결과, 단일 현장타설말뚝의 변단면 부근에서 휨응력이 집중되어 재료파괴가 발생하기 가장 쉬운 것을 알 수 있었다. 이를 토대로, 단일 현장타설말뚝의 기둥-말뚝 직경비와 수평 균열하중비 관계를 통해 최적의 기둥-말뚝 직경비를 제안하였다. 연구 결과, 최적의 기둥-말뚝 직경비는 기둥-말뚝 직경비와 수평 균열하중비 관계 곡선의 변곡점 부근에서 산정되었으며, 단일 현장타설말뚝 설계에 최적 변단면 특성을 고려한다면 개선된 설계가 이루어질 수 있을 것으로 판단되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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