Plastic containers which provides the opportunity to reduce transportation costs are lighter and less brittle than glass containers. As a results, efforts to replace glass with plastic are ongoing. The blow molding method is a typical approach in producing plastic containers. Single-stage injection blow molding (ISBM) is one of the blow molding methods. However, the difficulty in controlling the temperature during the injection molding process is considered its main disadvantage. In this study, ISBM process analysis of relatively thick walled containers such as cosmetic containers is carried out. The initial temperature distribution of the preform is deemed to be the most influential factor in the accuracy of blow molding for the thick vessel. In order to accurately predict this, all heat transfer processes of the preform are considered. The validity of this analytical procedure is verified by comparing the cross-sectional thickness with the actual product. Finally, the validated analytical method is used to evaluate the factors affecting the thickness of the final molded part. The ISBM analysis technique for thick walled vessels developed through this study can be used as an effective predictor for preform design and blow process.
터널의 막장부근에서는 하중전이가 복잡한 3차원적 거동특성을 나타낸다. 일반적으로 3차원 해석은 입력자료의 준비 및 결과 해석에 많은 노력을 요하며, 비선형 압밀해석을 수행하는 경우 컴퓨터 계산수요가 커지는 문제 때문에 실제설계는 2차원 해석법을 주로 사용하게 된다. 3차원적인 터널거동을 2차원적으로 모델링하기 위하여는 터널 굴진과정을 수치해석적으로 표현하기 위한 경험 파라미터가 요구되며, 해석결과는 이 파라미터 값에 따라 크게 변화하는 특성을 나타낸다. 특히 이 값의 평가는 주로 주관적이고 경험적인 판단에 의존하게 되므로 임의성이 커 해석의 신뢰성 문제를 야기할 수 있다. 특히 지반거동이 간극수 등 시간의존성 요인에 의해 영향을 받는 경우 이 파라미터를 평가하기는 더욱 어려워진다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 제안된 Time-based 2-D Modeling Method를 사용하여 지하수위가 높은 풍화화강토내 터널굴착 문제에 적용하였고 이를 분할 굴착에도 적용 가능하도록 확장하였다. 해석결과는 실측결과와 잘 일치하는 거동을 보였다. 이 방법을 이용하여 복합막장터널의 거동특성을 조사한 결과, 마제형 터널단면의 역학적 유익성이 확인되었다.
쏘일네일 또는 지반앵커와 같은 보강재는 지하굴착 및 사면의 안정성 확보를 위해 효율적으로 적용될 수 있음이 여러 지반공학자들에게 널리 알려져 있다. 그러나 경우에 따라서는, 쏘일네일과 지반앵커를 굴착면 상하 또는 좌우에 복합적으로 적용하여 지반굴착이 진행되는 시공사례가 종종 있어 왔다. 본 연구에서는 한계평형적 접근에 근거하여, 이와같은 상하 또는 좌우 쏘일네일-지반앵커 복합 지지시스템의 전체적인 안정성을 평가할 수 있는 해석법을 제시하였다. 이 과정에서 예상 파괴흙쐐기의 형상은 $FLAC^{2D}\; 및\; FLAC^{3D}$ 프로그램 해석결과를 토대로 결정하였다. 또한 관입전단파괴에 대한 안정성 확보를 위해 요구되는 본 쏘일네일-지반앵커 복합 지지시스템의 전면부 숏크리트 벽체의 두께를 검토하였다. 아울러 쏘일네일 구조체와 지반앵커 구조체가 서로 접하게 되는 경계영역에서는 응력집중, 상대변위 및 이로 인한 전단력 유발 등 전면벽체에 대한 추가 안정성 검토가 요구된다. 이를 위해, 경계영역에서의 상대변위를 예측키 위한 간편 유한요소해석기법을 제시하였으며, 또한 충분한 안정성 확보를 위해 숏크리트 전면벽체의 두께가 과도하게 요구되는 문제점을 적절히 해결하기 위해 수정된 지압판 시스템을 제시하였다. 아울러 관련 설계변수들의 영향에 대한 다양한 분석과 더불어, 예측된 상대변위를 $FLAC^{2D}$프로그램 해석결과와 서로 비교하여 제시된 간편 유한요소해석기법의 적용 가능성을 평가하였다.
A suction anchor is one of the most popular anchors for deepsea floating systems. An anchor used for catenary mooring is predominantly under a horizontal load. In this study, the behavior of a suction anchor installed in cohesionless soil was investigated when the anchor was mainly subjected to a horizontal load induced by a catenary line. In order to study the behavior of the suction anchor, 3D FEM analysis models were developed and analyzed. Depending on the location of the load (padeye), the ultimate horizontal load was monitored. The distributions of the reaction forces around the anchor induced by the seabed were analyzed using the circumferential stress to understand the behavior of the suction anchor under a horizontal load.
The current collector for the molten carbonate fuel cell (MCFC) which has sheared protrusions is manufactured by the three-stage forming process that integrates slitting, preforming and final forming. Due to the repetition of sheared protrusions, an effective simulation method is required to predict the mechanical behavior. In the current study, a sheet with sheared protrusions was assumed to be an orthotropic plate, which has the same length, width and height. FEM simulations were conducted to evaluate the homogenized properties of the current collector, which has 4 (longitudinal direction) x 4 (transverse direction) sheared protrusions. The simulation model was constructed using hexahedral mesh coarsening. From the verification examples, it was found that the proposed simulation method was efficient within reasonable accuracy. The calculated homogenized properties can be applied to the design of a stack for molten carbonate fuel cells and the prediction of mechanical behavior for other applications.
Recently, the on-off solenoid valves have been focused on core technology in the fields of the production line of semi-conductor chips and the micro fluid chips for bio-medical applications. A key characteristics for on-off solenoid valve, operated by compressed air, are high speed response and great repeatability. Indeed, it is also important to keep the pressure on the cross-sectional area of the poppet to be constant regardless of the fluctuation of the pressure exerted on the ports. In this study, we have designed and analysed the high-speed and high flow rate on-off solenoid valve using the analogy of equivalent magnetic circuit and Finite Element Method (FEM) respectively. In case of poppet, flow field characteristics was analyzed by the variation of poppet and it was able to display flow field by changing the location of the poppet. Also, we verified possibility of the design through the static and dynamic pressure and the 3D simulation using distribution curve of the force by working the front poppet.
In this study, the efficiencies for both the angular aligned and unaligned positions of the receiver and transmitter coils of wireless power transfer (WPT) systems are examined. Some parameters of the equivalent circuit were calculated with Maxwell 3D software. The analytical solution of the circuit was calculated in MATLAB program through the composition of the system's mathematical modeling. The numerical solution of the system, however, was calculated using PSIM, which is circuit simulation software. In addition, with the use of the finite element method (FEM) in Maxwell 3D software, transient analysis of the three-dimensional system was performed. The efficiency of the system was estimated through the calculation of input and output power. The results demonstrated that power was efficiently transmitted to a certain extent in aligned and unaligned positions. The results also revealed that, for aligned positions, high efficiency with air gaps of 15-20 cm can be obtained and that the efficiency quickly dropped with air gaps of more than 20 cm. For spatially unaligned positions, it was observed that wireless power transfer could be realized with high efficiency with air gaps of up to 10 cm and that efficiency quickly dropped with air gaps of more than 10 cm.
In this paper, The optimum design of a die shape has been carried out the FEM analysis of a pilger mill process considering various factors. The pilger mill forming process consists of a pair of rotating die which has appropriate surface shape. The important design parameters of the pilger mill are the feed rate and the profile of grooved die. Optimum design procedure was performed in order to investigated effects on the forming load and the deformed shape of material depending on the die radius profile. Profile of the die surface for the optimum design were suggested with the linear, the cosine and the quadratic curve considering a physical forming process. The surface of each die was modeled using the 3DAutoCAD and the analysis of pilger forming process was performed using the LS-DYNA3D. The optimum profile of the die shape for the pilger mill was determined to the quadratic profile. Since the analysis results provide that the model of the quadratic profile gives the lowest forming load and a proper deformed shape.
보 구조물의 고유치 해석의 경우 보 이론에 근거한 기존의 다양한 방법들을 통해 효율적이고 수월하게 수행이 가능하다. 하지만 보의 단면이 두 가지 이상의 복합재질로 구성되어 있을 경우 전통적인 보 이론을 적용하기 위해서는 단일의 등가 물성을 산출해야할 필요가 있다. 본 논문에서는 복합단면 보 구조물의 효율적인 유한요소 고유치 해석을 위해 등가의 물성을 산출하였다. 이론 연구를 토대로 개발한 연구용 프로그램으로 대표적인 보 구조물에 대한 유한요소 고유치 해석을 수행하였으며, 해석결과에 대한 신뢰성 검증을 위해 상용 소프트웨어인 ANSYS의 3차원 솔리드 모델의 해석결과와 비교하였다.
Ran Feng;Tao Yang;Zhenming Chen;Krishanu Roy;Boshan Chen;James B.P. Lim
Steel and Composite Structures
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제46권3호
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pp.353-366
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2023
This paper presents a finite-element analysis (FEA) of aluminum alloy rectangular hollow sections (RHSs) and square hollow sections (SHSs) with circular through-openings under three-point and four-point bending. First, a finite-element model (FEM) was developed and validated against the corresponding test results available in the literature. Next, using the validated FE models, a parametric study comprising 180 FE models was conducted. The cross-section width-to-thickness ratio (b/t) ranged from 2 to 5, the hole size ratio (d/h) ranged from 0.2 to 0.8 and the quantity of holes (n) ranged from 2 to 6, respectively. Third, results obtained from laboratory test and FEA were compared with current design strengths calculated in accordance with the North American Specifications (NAS), the modified direct strength method (DSM) and the modified Continuous strength method (CSM). The comparison shows that the modified CSM are conservative by 15% on average for aluminum alloy RHSs and SHSs with circular through-openings subject to bending. Finally, a new design equation is proposed based on the modified CSM after being validated with results obtained from laboratory test and FEA. The proposed design equation can provide accurate predictions of flexural capacities for aluminum alloy RHSs and SHSs with circular through-openings.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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