In this paper the stochastic FE analysis considering the material and geometrical property of the plate structure is performed by the weighted integral method. To consider the stochasity of the material and geometrical property, the stochastic field is assumed respectively. The mean value of the stochastic field is 0 and the value of variance is assumed as 0.1. The characteristics of the assumed stochastic field is represented by auto-correlation function. This auto-correlation function is used in evaluating the response variability of the plate structure. In this study a new auto-correlation function is derived to concern the uncertainty of the plate thickness. The newly derived auto-correlation function is a function of auto-correlation function and coefficient of variation of the assumed stochastic field. The two results, obtained by proposed Weighted Integral method and Monte Carlo Simulation method, are coincided with each other and these results are almost equal to the theoretical result that is derived in this study. In the case of considering the variability of plate thickness, the obtained result is well coincide with those of Lawrence and Monte Carlo simulation.
A three dimensional nonlinear finite element analysis is used to study the influence of various design decisions for tieback walls. The numerical model simulates the soldier piles and the tendon bonded length of the anchors with beam elements, the unbonded tendon with a spring element, the wood lagging with the shell elements, and the soil with solid 3D nonlinear elements. The soil model used is a modified hyperbolic model with unloading hysteresis. The complete sequence of construction is simulated including the excavation, and the placement and stressing of the anchors. The numerical model is calibrated against a full scale instrumented tieback wall at the National Geotechnical Experimentation Site (NGES) on the Riverside Campus of Texas A&M University. Then a parametric study is conducted. The results give information on the influence of the following factors on the wall behavior : location of the first anchor, length of the tendon unbonded zone, magnitude of the anchor forces, embedment of the soldier piles, stiffness of the wood lagging, and of the piles. The implications in design are discussed.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.12
no.2
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pp.185-192
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1988
Computation of the elasto-plastic solution of ball indentation was carried out by the quadratic programming method. The problem was formulated as an elasto-plastic contact problem under the assumption of small displacement and small deformation and then transformed into a minimization problem. Finite element approximation resulted in a quadratic programming problem. Numerical and experimental study were done with aluminium Al 2024-T351 and commercially pure copper. The computed load-displacement curves were in good agrement with those obtained from experiments. Tabor's relationship for representative strains was also examined. Stress distributions were found to resemble closely those results available in the literature.
For constructing virtual environment it is more natural to model object as deformable body than as rigid body. High accuracy of simulation of model and low-latency computational cost for real-time simulation should be guaranteed. We pre-compute Green function through finite element analysis of deformable body and it is possible to simulate deformation of body in real-time environment using Capacitance Matrix Algorithm. Also, the capacitance matrix algorithm enables to construct the haptic rendering which serves the reaction force through a haptic device. The Newmark scheme is used for the more realistic haptic rendering and dynamic simulation in real-time.
Kim, Seul-Kee;Kim, Jeong-Hyeon;Lee, Chi-Seung;Kim, Myung-Hyun;Lee, Jae-Myung
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.28
no.1
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pp.1-8
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2015
In this paper, computational evaluation method for fatigue crack growth rate(FCGR) based on material viscoplastic-damage model is proposed. Viscoplastic-damage model expressing material constitutive behavior of 7% nickel steel is introduced and is implemented into commercial finite element analysis(FEA) code, ABAQUS, as a user defined material subroutine(UMAT) for application in the FEA environments. Verification of developed UMAT and material parameters of material model are carried out by uniaxial tensile test simulations of 7% nickel steel. Moreover, jump-in-cycles procedure and rearrangement of critical damage are employed and also implemented to the ABAQUS UMAT for fatigue damage analysis. Typical FCGR test results such as relationship between crack length and number of cycles and relationship between da/dN and ${\Delta}K$ could be obtained from FCGR test simulation using developed UMAT and these results are compared with experimental results in order to verify of proposed computational method.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.15
no.5
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pp.11-24
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2011
A real-time hybrid test of a 3 story-3 bay reinforced concrete frame which is divided into numerical and physical substructure models under uniaxial earthquake excitation was run using a fixed iteration implicit HHT time integration method. The first story inner non-ductile column was selected as the physical substructure model, and uniaxial earthquake excitation was applied to the numerical model until the specimen failed due to severe damage. A finite-element analysis program, Mercury, was newly developed and optimized for a real-time hybrid test. The drift ratio based on the top horizontal displacement of the physical substructure model was compared with the result of a numerical simulation by OpenSees and the result of a shaking table test. The experiment in this paper is one of the most complex real-time hybrid tests, and the description of the hardware, algorithm and models is presented in detail. If there is an improvement in the numerical model, the evaluation of the tangent stiffness matrix of the physical substructure model in the finite element analysis program and better software to reduce the computational time of the element state determination for the force-based beam-column element, then the comparison with the results of the real-time hybrid test and the shaking table test deserves to make a recommendation. In addition, for the goal of a "Numerical simulation of the complex structures under dynamic loading", the real time hybrid test has enough merit as an alternative to dynamic experiments of large and complex structures.
High-quality tetrahedral meshes are crucial for FEM-based simulation of large elasto-plastic deformation and tetrahedral-mesh-based simulation of fluid flow. This paper proposes a volume meshing method that exploits an octree-based adaptive signed distance field to fill the inside of a polygonal object with tetrahedra, of which dihedral angles are good. The suggested method utilizes an octree structure to reduce the total number of tetrahedra by space-efficiently filling an object with graded tetrahedra. To obtain a high-quality mesh with good dihedral angles, we restrict the octree in such a way that any pair of neighboring cells only differs by one level. In octree-based tetrahedral meshing, the signed distance computation of a point to the surface of a given object is a very important and frequently-called operation. To accelerate this operation, we develop a method that computes a signed distance field directly on the vertices of the octree cells while constructing the octree using a top-down approach. This is the main focus of the paper. The suggested tetrahedral meshing method is fast, stable and easy to implement.
Ji, Hun;Moon, Sei-Hoon;Chong, Jin-Wung;Sung, Seung-Hun;You, Yang-Sun
Journal of the Korea Society for Simulation
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v.27
no.1
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pp.101-109
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2018
Field experiments as well as numerical analyses with finite element analysis codes are two valuable and complemental ways to understand the structural response under explosive blast load. However, there seems to be only limited information available about finite element analysis and experimental validation on the response of structural components under internal explosions. For complementary use of the two ways, the numerical analyses should be validated with field experiments by comparing their results. In this paper, a small-scaled reinforced concrete building with a room is employed for experimental investigations. An amount of TNT is detonated at the center of the room. Pressure at three different sites in the room, displacement of centers of two walls, and damage patterns of four walls are measured and compared to results from numerical analyses. The experimental results are much similar to the numerical analyses results. The finite element analysis code ANSYS AUTODYN is employed to numerically analyze both pressure distribution inside the room and response of walls subjected to blast pressure. The feasibility and validity of the numerical analysis on the reponses of structural components under internal explosions are discussed in terms of structural damage assessment, and evaluated as the same damage in the analysis and the experiments.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.13
no.7
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pp.1475-1482
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2009
In this paper, a computer simulation is developed for isotachophoretic protein separation in a serpentine micro channel for optimal lab on a chip design using 2D Finite Element Method. This 2D ITP model is composed of 5 components such as hydrochloric acid as Leader, caproic acid as terminator, acetic acid and benzoic acid as two proteins, and histindine as background electrolyte. The computer model is based on mass conservation equation for 5 components, charge conservation equation for electric potential, and electro neutrality condition for pH calculation. For the validation of the 2D spatial ITP model, the results are compared with the Simul5 developed by Bohuslav Gas Group. The simulation results are in a good agreement in a ID planar channel. This proves the precision of our model. The 2Dproteinseparation is conducted in a 2D curved channel for Lab on a chip design and dispersions of proteins are revealed during the electrophoretic process in a curved shape.
Proper packaging design can meet both the environmental and economic aspects of packaging materials by reducing the use of packaging materials, waste generation, material costs, and logistics costs. Finite element analysis(FEM) is used as a useful tool in various fields such as structural analysis, heat transfer, fluid motion, and electromagnetic field, but its application in the field of packaging is still insufficient. Therefore, the application of FEM to the field of packaging can save the cost and time in the future research because it is possible to design the package by computer simulation, and it is possible to reduce the packaging waste and logistics cost through proper packaging design. Therefore, this study investigated the FEM papers published in Korea for the purpose of helping research design using FEM program in the field of packaging in the future. In this paper, we analyzed the 29 papers that were directly related to the analysis of FEM papers published in domestic journals from 1991 to 2017. As a result, we analyzed the research topic, FEM program, and analysis method using each paper, and presented the direction that can be applied in future packaging field. When the FEM is applied to the packaging field, it is possible to change the structure and reduce the thickness through the stress and vibration analysis applied to the packaging material, thereby reducing the cost by improving the mechanical strength and reducing the amount of the packaging material. Therefore, in the field of packaging research in the future, if the FEM is performed together, economical and reasonable packaging design will be possible.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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