Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.16
no.2
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pp.197-206
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2003
A three-dimensional (3-D) method of analysis is presented for determining the free vibration frequencies and mode shapes of solid and hollow hemispherical shells of revolution of arbitrary wall thickness having arbitrary constraints on their boundaries. Unlike conventional shell theories, which are mathematically two-dimensional (2-D), the present method is based upon the 3-D dynamic equations of elasticity. Displacement components μ/sub Φ/, μ/sub z/, and μ/sub θ/ in the meridional, normal, and circumferential directions, respectively, are taken to be sinusoidal in time, periodic in θ, and algebraic polynomials in the Φ and z directions. Potential (strain) and kinetic energies of the hemispherical shells are formulated, and the Ritz method is used to solve the eigenvalue problem, thus yielding upper bound values of the frequencies obtained by minimizing the frequencies. As the degree of the polynomials is increased, frequencies converge to the exact values. Novel numerical results are presented for solid and hollow hemispheres with linear thickness variation. The effect on frequencies of a small axial conical hole is also discussed. Comparisons are made for the frequencies of completely free, thick hemispherical shells with uniform thickness from the present 3-D Ritz solutions and other 3-D finite element ones.
Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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v.39
no.4
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pp.106-113
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1997
Dynamic loading of structures often causes excursions of stresses well into the inelastic range, and the influence of the geometric changes on the dynamic response is also significant in many cases. Therefore, both material and geometric nonlinearity effects should be considered in case that a dynamic load acts on the structure. A structure in a nuclear power plant is a structure of importance which puts emphasis on safety. A nuclear container is a pressure vessel subject to internal pressure and this structure is constructed by a reinforced concrete or a pre-stressed concrete. In this study, the material nonlinearity effect on the dynamic response is formulated by the elasto-viscoplastic model highly corresponding to the real behavior of the material. Also, the geometrically nonlinear behavior is taken into account using a total Lagrangian coordinate system, and the equilibrium equation of motion is numerically solved by a central difference scheme. The constitutive relation of concrete is modeled according to a Drucker-Prager yield criterion in compression. The reinforcing bars are modeled by a smeared layer at the location of reinforcements, and the steel layer model under Von Mises yield criteria is adopted to represent an elastic-plastic behavior. To investigate the dynamic response of a nuclear reinforced concrete containment structure, the steel-ratios of 0, 3, 5 and 10 percent, are considered. The results obtained from the analysis of an example were summarized as follows 1. As the steel-ratio increases, the amplitude and the period of the vertical displacements in apex of dome decreased. The Dynamic Magnification Factor(DMF) was some larger than that of the structure without steel. However, the regular trend was not found in the values of DMF. 2. The dynamic response of the vertical displacement and the radial displacement in the dome-wall junction were shown that the period of displacement in initial step decreased with the steel-ratio increases. Especially, the effect of the steel on the dynamic response of radial displacement disapeared almost. The values of DMF were 1.94, 2.5, 2.62 and 2.66, and the values increased with the steel-ratio. 3. The characteristics of the dynamic response of radial displacement in the mid-wall were similar to that of dome-wall junction. The values of DMF were 1.91, 2.11, 2.13 and 2.18, and the values increased with the steel-ratio. 4. The amplitude and the period of the hoop-stresses in the dome, the dome-wall junction, and the mid-wall were shown the decreased trend with the steel-ratio. The values of DMF were some larger than those of the structure without steel. However, the regular trend was not found in the values of DMF.
Recently, offshore bucket cut-off walls were developed to solve several problems in conventional offshore cut-off walls. In this study, a numerical analysis was carried out to investigate the seepage stability of offshore bucket cut-off walls. The ground was assumed as uniform homogeneous sand and steady state flow conditions were applied. The flow condition was compared among 2-dimensional flow (2-D), 2-dimensional concentrated flow (2-DC), and axisymmetric flow. The analysis results showed that the seepage velocities in axisymmetric flow were about 1.5 and 2 times larger than those of 2-DC and 2-D flow conditions, respectively. Thereafter, the axisymmetric flow condition was applied because the seepage flow was concentrated toward the center of the circular-shaped wall. A parametric study was performed varying bucket radius, penetration depth, total head difference between in and outside of the wall. The exit gradient, which used for the calculation of piping stability, decreased with increase of the penetration depth and bucket radius. Design charts were proposed to estimate the factor of safety and the exit gradient at various analysis conditions. Finally, the design equation was proposed to calculate the exit gradient for the preliminary design of the bucket cut-off wall.
Thick cylindrical structures, such as assemblies with electrical induction heaters or nuclear fuel element, are sometimes subjected to thermal stresses from internal heating. Such stresses are produced by temperature gradients between the inside and outside surfaces. These problems possess symmetry about either a point or an axis. the objective of this paper is to present the determination of the temperature distribution and thermal stress-strain within a conducting body by finite element method.
유한요소법에 의하여 축대칭 정적하중을 받는 승용차용 래디알 타이어의 변형을 해석하였다. 요소는 8절점 parabolic-isoparametric 요소를 사용하였으며 타이어를 구성하는 cord-rubber복합체를 선형직교성을 갖는다고 가정하고, 그 복합체의 물성치를 간단한 식으로 표시하여 적용하였다. 공기압으로 인해 변형된 모양 및 cord에 작용하는 장력을 계산해 냈으며 이 변형된 모양을 plaster cast를 이용하여 측정한 실험치와 비교하였다. 또 타이어를 구성하는 구조가 달라지면 공기압으로 인하여 변형형태가 어떻게 변화하는가를 계산해 보았다. 이 결과로 belt의 cord수가 감소하거나 belt cord angle이 증가하면 타이어 외경이 증가함을 알 수 있다.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2000.04a
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pp.20-20
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2000
초음속 과소팽창 제트는 베럴충격파(Barrel shock), 팽창파(Expansion fan), 반사충격파(Reflected shocks), 마하디스크(Mach disc), 그리고 제트경계면(Exhaust-gas Jet boundary)로 이루어지는 여러 충격파 셀(Shock ceil)의 유동 형태를 나타난다. 이러한 초음속 과소팽창 제트가 수직 평판에 충돌하면 초음속 자유 제트와는 다른 변형된 유동장이 형성된다.
형단조 제품의 예비성형체의 결정이 중요하며, 그 형상은 최종 제품의 설계 조건에 따라서 수 치적으로 결정될 수 있음을 알았다. 축대칭이나 평면 변형과 같은 2차원 해석이 필요한 제품의 경우에는 체계적인 방법으로 예비성형체의 모양을 결정할 수 있으며, 그 결과를 이용하여 일련의 단조 공정이 설계된다. 이러한 수치해석적 설계 방법은 단조에서 CNE의 근간이 되어 설계의 자동화에 직접적으로 기여할 수 있을 것이다. 이 분야에서 앞으로의 연구방향은 기존에 확립되어 있는 수치해석적 설계방법을 보편화하여 현장에서 사용하기 쉽도록 패키지화할 것과, 모형실험 또는 실제 공정을 통한 해석결과 및 설계를 검증할 것 등이다. 또한, 일반 3차원 형단조의 공정 해석도 활발하게 이루어져 복잡한 정밀 단조에 대한 설계 자동화도 연구되어야 할 것이다.
본 논문은 Yoke 형상 변화에 따른 EV-Relay 구동 액츄에이터의 동작특성에 대해 연구하였다. 요크는 기본 형상을 포함하여 3가지 형태이며, 각 형상에 대해 유한요소해석으로 동작특성을 계산하였다. 계산시간 단축을 위해 2차원 축대칭 모델을 이용하였고, 기계적 부하를 동작특성 계산과정에 포함하여 실제동작상태와 유사하게 표현하였다. 마지막으로, 요크 형상에 따른 3가지 모델의 계산결과를 비교하여 기존 모델보다 형상이 변화된 모델의 동작특성이 개선되었음을 확인하였다.
RANS 방정식의 수치해법을 사용해서 tractor와 pusher 방식의 포드 프로펠러 주위 점성유동을 계산함으로써 포드형 전동 추진기의 추진 특성을 파악하고자 하였다. 본 연구에 사용한 수치해석 방법을 검증하기 위하여 최근 국내에서 모형 실험이 수행된 포드 프로펠러 형상에 대해 수치계산을 수행하고, 계산으로부터 얻어진 tractor와 pusher 방식의 포드 프로펠러에 대한 단독 성능을 실험 결과와 비교하였다. 또한, 포드에 작용하는 압력 및 프로펠러 날개 주위의 유동을 분석함으로써, 포드가 프로펠러의 추진 성능에 미치는 영향과 tractor와 pusher 추진 방식의 특성을 살펴보았다.
이 논문에서는, 편미분 방정식을 풀기위한 수치해석 기법들 가운데, 유한요소법과 달리 요소를 사용하지 않는 방법인 무요소법중의 하나인 FMLSRKM을 소개하고자한다. 이 방법의 근사화 과정과정전계 해석, 축대칭, 비균일매질에의 적용을 보임으로써 FMLSRKM이 훌륭한 근사해를 만들어낸다는 것을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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