The work roll surface temperature rises and falls repetitively during hot slab rolling because the work roll surface is cooled continuously by water. This study focused on Std. No. 7 to determine a cooling method which significantly reduces the tangential tensile stresses on the work roll surface of the hot slab mill at Hyundai Steel Co. in Korea. A series of finite element analyses were performed to compute the temperature distribution and the tensile stresses in the circumferential direction of the work roll. The virtual slab model was used to reduce the run time considerably by assigning a high temperature to the virtual slab. Except for the heat generated by plastic deformation, this is equivalent to the hot rolling condition that a high temperature slab (material) would experience when in contact with the work rolls. Results showed that when the virtual slab model was coupled with FE analysis, the run time was found to be reduced from 2000 hours to 70 hours. When the work roll surface cooled with a certain on-off patter of water spray, the magnitude of the tangential stresses on the work rolls were decreased by 54.1%, in comparison with those cooled by continuous water spraying. Savings of up to 83.3% in water usage are possible if the proposed water cooling method is adopted.
An anisotropic beam model is proposed by employing an asymptotic expansion method for thermo-mechanical multiphysics environment. An asymptotic method based on virtual work is introduced first, and then the variables of mechanical displacement and temperature rise are asymptotically expanded by taking advantage of geometrical slenderness of elastic bodies. Subsequently substituting these expansions into the virtual work principle allows us to asymptotically expand the virtual work. This will yield a set of recursive virtual works from which two-dimensional microscopic and one-dimensional macroscopic equations are systematically derived at each order. In this way, homogenized stiffnesses and thermomechanical coupling coefficients are derived. To demonstrate the validity and efficiency of the proposed approach, composite beams are taken as a test-bed example. The results obtained herein are compared to those of three-dimensional finite element analysis.
In this paper, we deal with the static modeling of a continuum robot that can perform surgical interventions. The proposed continuum robot is made of stainless steel wires and a multi lumen flexible tube using a thermoplastic elastomer. This continuum robot could be most severely deformed in physical contact with narrow external environments, when a lateral external force acts at the distal tip of the continuum robot. In order to predict the shape and displacement under the lateral external force loading, the forward kinematics, the statics modeling, the force-moment equilibrium equation, and the virtual work-energy method of the continuum robot are described. The deflection displacements were calculated using the virtual work-energy method, and the results were compared with the displacement obtained by the conventional cantilever beam theories. In conclusion, the proposed static modeling and the virtual work-energy method can be used in arrhythmia procedure simulations.
An effective moment of inertia is developed for a rectangular, prismatic elastoplastic beam with elastic, linear-hardening material behavior. The particular solution for a beam with elastic, perfectly plastic material behavior is also presented with applications for beam bending in closed-form. Equations are presented for the direct application of the virtual work method for elastoplastic beams with concentrated and distributed loads. Comparisons are made between the virtual work method deflections and the deflections obtained by using an average effective moment of inertia over two lengths of the beam in the elastoplastic region.
The higher order shear deformable model and an exact analytical method is used for analytical bending analysis of a cylindrical shell subjected to mechanical loads, in this work. The shell is modelled using sinusoidal bivariate shear strain theory, and the static governing equations are derived using changes in virtual work. The eigenvalue-eigenvector method is used to exactly solve the governing equations for a constrained cylindrical shell The proposed kinematic relation decomposes the radial displacement into bending, shearing and stretching functions. The main advantage of the method presented in this work is the study of the effect of clamping constraints on the local stresses at the ends. Stress, strain, and deformation analysis of shells through thickness and length.
This work presents a virtual prototyping design approach for an area-based image stitching hardware. The virtual hardware obtained from virtual prototyping is equivalent to the conceptual algorithm, yet the conceptual blocks are linked to the actual circuit components including the memory, logic gates, and arithmetic units. Through the proposed method, the overall structure, size, and computation speed of the actual hardware can be estimated in the early design stage. As a result, the optimized virtual hardware facilitates the hardware implementation by eliminating trail design and redundant simulation steps to optimize the hardware performance. In order to verify the feasibility of the proposed method, the virtual hardware of an image stitching platform has been realized, where it required 10,522,368 clock cycles to stitch two $1280{\times}1024$ sized images. Furthermore, with a clock frequency of 250MHz, the estimated computation time of the proposed virtual hardware is 0.877sec, which is 10x faster than the software-based image stitch platform using MATLAB.
컴퓨터와 함께 많은 시간을 보내는 현대인들 중에는 바탕화면과 화면보호기로 마음의 편안함을 주는 자연풍경이나 가상수족관 등을 설정하는 사용자들이 증가하고 있다. 가상수족관은 임의의 가상 해저환경에서 자유롭게 행동하는 여러 종류의 물고기를 만들고, 동작을 분석하여, 물고기들의 애니메이션 작업을 수행함으로써 만들어진다. 본 논문에서는 유체의 형태변화를 실시간으로 표현하는 유체 애니메이션 기법과 가상물고기의 다양한 속성에 따라 상호작용을 할 수 있는 Smart Fish기술을 이용하여 활용가치가 높은 실감형 가상수족관을 구축하는 방법을 제안했다. 본 논문에서 제안하는 방법은 다양한 해저환경을 표현하는 가상수족관, 수족관 화면 보호기, 물고기 육성 게임 등에 활용되어질 수 있다.
In this study the progressive collapse potential of three- and nine-story special steel moment frames designed in accordance with current design code was evaluated by nonlinear static and dynamic analyses. It was observed that the model structures had high potential for progressive collapse when a first story column was suddenly removed. Then the size of beams required to satisfy the failure criteria for progressive collapse was obtained by the virtual work method; i.e., using the equilibrium of the external work done by gravity load due to loss of a column and the internal work done by plastic rotation of beams. According to the nonlinear dynamic analysis results, the model structures designed only for normal load turned out to have strong potential for progressive collapse whereas the structures designed by plastic design concept for progressive collapse satisfied the failure criterion recommended by the GSA guideline.
The structure design of divertor Multi-Functional Maintenance Platform (MFMP) actuated by hydraulic system for China Fusion Engineering Test Reactor (CFETR) was introduced in this paper. The model of MFMP was established according to maintenance requirements. In this paper, Newton-Euler method and the improved virtual work principle were used, the equivalent driving force of each actuator was obtained through the equivalent Jacobian inverse matrix derived from velocity relationship among the components. The accuracy of the model was verified by ADAMS simulation. The stability control of the heavy-duty components driven by hydraulic cylinders based on Newton-Euler method and improved virtual work principle was established.
This study presents a 4 node, 11 DOF/node plate element based on higher order shear deformation theory for lamina composite plates. The theory accounts for parabolic distribution of the transverse shear strain through the thickness of the plate. Differential field equations of composite plates are obtained from energy methods using virtual work principle. Differential field equations of composite plates are obtained from energy methods using virtual work principle. These equations were transformed into the operator form and then transformed into functions with geometric and dynamic boundary conditions with the help of the Gâteaux differential method, after determining that they provide the potential condition. Boundary conditions were determined by performing variational operations. By using the mixed finite element method, plate element named HOPLT44 was developed. After coding in FORTRAN computer program, finite element matrices were transformed into system matrices and various analyzes were performed. The current results are verified with those results obtained in the previous work and the new results are presented in tables and graphs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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