Wei, Xing;Shariati, M.;Zandi, Y.;Pei, Shiling;Jin, Zhibin;Gharachurlu, S.;Abdullahi, M.M.;Tahir, M.M.;Khorami, M.
Steel and Composite Structures
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v.27
no.3
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pp.389-399
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2018
A perforated shear connector group is commonly used to transfer shear in steel-concrete composite structures when the traditional shear stud connection is not strong enough. The multi-hole perforated shear connector demonstrates a more complicated behavior than the single connector. The internal force distribution in a specific multi-hole perforated shear connector group has not been thoroughly studied. This study focuses on the load-carrying capacity and shear force distribution of multi-hole perforated shear connectors in steel-concrete composite structures. ANSYS is used to develop a three-dimensional finite element model to simulate the behavior of multi-hole perforated connectors. Material and geometric nonlinearities are considered in the model to identify the failure modes, ultimate strength, and load-slip behavior of the connection. A three-layer model is introduced and a closed-form solution for the shear force distribution is developed to facilitate design calculations. The shear force distribution curve of the multi-hole shear connector is catenary, and the efficiency coefficient must be considered in different limit states.
The wireless power transfer (WPT) system using a magnetic resonance was based on magnetic resonance coupling of the transmission and the receiver coils. In these system, it is important to maintain a high quality-factor (Q-factor) to increase the transmission efficiency of WPT system. Our research team used a superconducting coil to increase the Q-factor of the magnetic resonance coil in WPT system. When the superconductor is applied in these system, we confirmed that transmission efficiency of WPT system was higher than normal conductor coil through a preceding study. The efficiency of the transmission and the receiver coil is affected by the magnetic shielding effect of materials around the coils. The magnetic shielding effect is dependent on the type, thickness, frequency, distance, shape of materials. Therefore, it is necessary to study the WPT system on the basis of these conditions. In this paper, the magnetic shield properties of the cooling system were analyzed using the High-Frequency Structure Simulation (HFSS, Ansys) program. We have used the shielding materials such as plastic, aluminum and iron, etc. As a result, when we applied the fiber reinforced polymer (FRP), the transmission efficiency of WPT was not affected because electromagnetic waves went through the FRP. On the other hand, in case of a iron and aluminum, transmission efficiency was decreased because of their electromagnetic shielding effect. Based on these results, the research to improve the transmission efficiency and reliability of WPT system is continuously necessary.
Construction waste mainly consists of concrete aggregates of various size. Improper handling of concrete waste would be a major environmental problem whereas its recycling would be both economically useful and environmentally friendly. Bigger concrete aggregates are crushed and converted to medium and fine particles to make them recyclable. An apparatus to separate the concrete aggregates by their size is thus needed for their effective recycling. In this work, segregation of concrete particles in air flows from a newly designed rotary separator having three stages of blades is simulated using a commercial software, ANSYS-CFX. Both 2-D and 3-D models with 360, 240 and 180 blades in each stage are considered. Fundamental mechanism of separation of particles(pase) and the effect of design parameters such as particle size, rotor speed, air flow rate etc. on the performance of the separator are investigated. Critical size of particles that can be separated by the developed separator is also presented in this work. Simulation results are overall in good agreement with data predicted from the theoretical model previously reported in the companion paper.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.19
no.6
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pp.883-888
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2010
This study have goal with conceptual design for Offshore Structures of high pressure control valve for localization. Ball valve for development accomplished with flow analysis based on provision of ANSI B16.34, ANSI B16.10, ANSI B16.25 In order to localize the Offshore Structures high pressure control valve. Numerical simulation using CFD (Computational Fluid Dynamic) in order to predict a mass flow rate and a flow coefficient form flow dynamic point of view. The working fluid assumed the glycerin (C3H8O3). The valve inlet and outlet setup a pressure boundary condition. The outlet pressure was fixed by atmospheric pressure and calculated until increasing 1bar to 10bar. CFD analysis used STAR-CCM+ which is commercial code and Governing equations were calculated by moving mesh which is rotated 90 degrees when ball valve operated opening and closing in 1 degree interval. The result shows change of mass flow rate according to opening and closing angle of valve, Flow decrease observed open valve that equal percentage flow paten which is general inclination of ball valve. Relation with flow and flow coefficient can not be proportional according to inlet pressure when compare with mass flow rate. Because flow coefficient have influence in flow and pressure difference. Namely, flow can be change even if it has same Cv value. The structural analysis used ANSYS which is a commercial code. Stress analysis result of internal pressure in valve showed lower than yield strength. This is expect to need more detail design and verification for stem and seat structure.
For large-scale 5MW offshore wind turbines, the discrete equation of fluid domain and the motion equation of structural domain with geometric nonlinearity were built, the three-dimensional modeling of the blade considering fluid-structure interaction (FSI) was achieved by using Unigraphics (UG) and Geometry modules, and the numerical simulation and the analysis of the vibration characteristics for wind turbine structure under rotating effect were carried out based on ANSYS software. The results indicate that the rotating effect has an apparent effect on displacement and Von Mises stress, and the response and the distribution of displacement and Von Mises stress for the blade in direction of wingspan increase nonlinearly with the equal increase of rotational speeds. Compared with the single blade model, the blade vibration period of the whole machine model is much longer. The structural coupling effect reduces the response peak value of the blade displacement and Von Mises stress, and the increase of rotational speed enhances this coupling effect. The maximum displacement difference between two models decreases first and then increases along wingspan direction, the trend is more visible with the equal increase of rotational speed, and the boundary point with zero displacement difference moves towards the blade root. Furthermore, the Von Mises stress difference increases gradually with the increase of rotational speed and decreases nonlinearly from the blade middle to both sides. The results can provide technical reference for the safe operation and optimal design of offshore wind turbines.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.36
no.12
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pp.1141-1150
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2012
This paper describes the shape optimization of impeller blades for an anti-heeling bidirectional axial flow pump used in ships. In general, a bidirectional axial pump has efficiency much lower than that of a classical unidirectional pump because of the symmetry of the blade type. In this study, by focusing on a pump impeller, the shape of the blades is redesigned to develop a bidirectional axial pump with higher efficiency. The commercial code employed in this simulation is CFX v.13. The CFD result of the pump torque, head, and hydraulic efficiency was compared. The orthogonal array (OA) and analysis of variance (ANOVA) techniques and surrogate-model-based optimization using orthogonal polynomials are employed to determine the main effects and their optimal design variables. According to the optimal design, we confirm an effective design variable for impeller blades and explain the optimal solution as well as the usefulness of satisfying the constraints of the pump torque and head.
Choi, Jae-Hoon;You, Xueqiu;Kim, Chul;Park, Jung-Il;Pak, James Jung-Ho
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.5
no.4
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pp.640-645
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2010
This paper describes the power generating property of hydrothermally grown ZnO nanorods on a flexible polyethersulfone (PES) substrate. The piezoelectric currents generated by the ZnO nanorods were measured when bending the ZnO nanorod by using I-AFM, and the measured piezoelectric currents ranged from 60 to 100 pA. When the PtIr coated tip bends a ZnO nanorod, piezoelectrical asymmetric potential is created on the nanorod surface. The Schottky barrier at the ZnO-metal interface accumulates elecntrons and then release very quickly generating the currents when the tip moves from tensile to compressed part of ZnO nanorod. These ZnO nanorods were grown almost vertically with the length of 300-500 nm and the diameter of 30-60 nm on the Ag/Ti/PES substrate at $90^{\circ}C$ for 6 hours by hydrothermal method. The metal-semiconductor interface property was evaluated by using a HP 4145B Semiconductor Parameter Analyzer and the piezoelectric effect of the ZnO nanorods were evaluated by using an I-AFM. From the measured I-V characteristics, it was observed that ZnO-Ag and ZnO-Au metal-semiconductor interfaces showed an ohmic and a Schottky contact characteristics, respectively. ANSYS finite element simulation was performed in order to understand the power generation mechanism of the ZnO nanorods under applied external stress theoretically.
Kim, Chang-Hwan;Yun, Jin-Young;Kim, Hyun-Gyu;Kim, Kwan-Soo;Paek, In-Su;Yoo, Neung-Soo
Journal of the Korean Solar Energy Society
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v.32
no.4
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pp.1-8
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2012
A Fiber Bragg Grating (FBG) sensor imbedded small wind turbine blade was manufactured to experimentally investigate the feasibility to embed FBG sensors between layers of glass fiber to monitor dynamic strains of the wind turbine blade. The blade which is similar to a commercial 300 W wind turbine blade was manufactured with glass fiber as a reinforcement and epoxy resin as base material. A total of five FBG sensors including one temperature sensor were imbedded in the blade to sense mechanical strain and temperature. While manufacturing the blade, residual strain and temperature that occurred in the small wind turbine blade were monitored using the imbedded FBG sensor array. To examine the sensor performance, an impact test was carried out. The experimental results from the FBG sensors were close to those from electrical strain gages mounted on the blade root surface. The mode shapes of the blade were analyzed also using a commercial Ansys simulation with a model obtained from a three dimensional laser scanning of the blade.
This study have goal with conceptual design for Offshore Structures of high pressure control valve for localization. Ball valve for development accomplished with flow analysis based on provision of ANSI B16.34, ANSI B16.10, ANSI B16.25 In order to localize the Offshore Structures high pressure control valve. Numerical simulation using CFD(Computational Fluid Dynamic) in order to predict a mass flow rate and a flow coefficient form flow dynamic point of view. The working fluid assumed the glycerin($C_3H_8O_3$). The valve inlet and outlet setup a pressure boundary condition. The outlet pressure was fixed by atmospheric pressure and calculated until increasing 1bar to 10bar. CFD analysis used STAR-CCM+ which is commercial code and Governing equations were calculated by moving mesh which is rotated 90 degrees when ball valve operated opening and closing in 1 degree interval. The result shows change of mass flow rate according to opening and closing angle of valve. Flow decrease observed open valve that equal percentage flow paten which is general inclination of ball valve. Relation with flow and flow coefficient can not be proportional according to inlet pressure when compare with mass flow rate. Because flow coefficient have influence in flow and pressure difference. Namely, flow can be change even if it has same Cv value. The structural analysis used ANSYS which is a commercial code. Stress analysis result of internal pressure in valve showed lower than yield strength. This is expect to need more detail design and verification for stem and seat structure.
The ice damage occurs frequently in cold and dry region of western China in winter ice period and spring thaw period. In the drift ice condition, it is easy to form different extrusion force or impact force to damage tunnel lining, causing project failure. The failure project could not arrive the original planning and construction goal, giving rise to the water allocation pressure which influences diversion irrigation and farming production in spring. This study conducts the theoretical study on contact-impact algorithm of drift ices crashing diversion tunnel based on the symmetric penalty function in finite element theory. ANSYS/LS-DYNA is adopted as the platform to establish tunnel model and drift ice model. LS-DYNA SOLVER is used as the solver and LS-PREPOST is used to do post-processing, analyzing the damage degrees of drift ices on tunnel. Constructing physical model in the experiment to verify and reveal the impact damage mechanism of drift ices on diversion tunnel. The software simulation results and the experiment results show that tunnel lining surface will form varying degree deformation and failure when drift ices crash tunnel lining on different velocity, different plan size and different thickness of drift ice. The researches also show that there are damages of drift ice impact force on tunnel lining in the thawing period in cold and dry region. By long time water scouring, the tunnel lining surfaces are broken and falling off which breaks the strength and stability of the structure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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