Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.21
no.6
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pp.131-138
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2004
The objective of this paper is to decide optimal location of a pin-hole to minimize stress concentration around the hole in a rotating disc. The focus of this investigation is to evaluate the effect of pin-hole on stress distribution around the hole using optimum design technique and finite element analysis. Design variables are the radial and the angular location of pin-hole from center of the hole and objective function is the maximum stress around hole in a rotating disc. Using first order method of optimization technique, we found that the maximum equivalent stress around the hole with optimized pin-hole could be reduced by 15.1% compared to that without pin-hole.
The objective of this paper is to decide optimal location of pin-hole to minimize stress concenstation around hole in rotating disc. The focus of this investigation is to evaluate the effect of pin-hole for stress distribution around hole using optimum design technic and finite element analysis. Design variables are radial and angular location of pin-hole from center of hole, objective function is maximum stress around hole in rotating disc. We use first order method of optimization technic.
Kim, Young-Bong;Rhee, Dong-Ho;Lee, Youn-Seok;Cho, Hyung-Hee
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.28
no.3
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pp.304-314
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2004
An experimental study has been conducted to measure the temperature fields and the local film cooling effectiveness for two and three staggered rows of the rectangular shaped-holes with various blowing rates. The hydraulic diameter of rectangular-shaped hole is 10mm. To compare with the film cooling performance of rectangular-shaped hole, two kinds of circular holes are tested. One has the same hydraulic diameter as the rectangular hole and the other has the same cross sectional area. Also, rectangular holes with expanded exit with same inlet area as rectangular ones are tested. Temperature fields are measured using a thermocouple rake attached on three-axis traversing system. Adiabatic film cooling effectiveness on the surface are obtained based on experimental results of thermochromic liquid crystals. The film cooling effectiveness is measured for various blowing rates and compared with the results for the cylindrical holes. In case of 2 rows, the rectangular holes has better performance than circular holes due to its slot-like geometry. In case of 3 rows, the effecta of hole shape is not clear.
The bending process for the rectangular and circular curled tube can be developed by the hot metal extrusion machine with the multiple punches moving in the different velocity. The bending phenomenon has been known to be occurred by the different of velocity at the die exit. The difference of velocity at the die exit section can be obtained by the different velocity of billets through the multi-hole container and by the cohesion of billet Inside the porthole die chamber. The bending phenomenon can be controlled by the two variables, the one of them is the difference of velocity at the die edit section by the different velocity of billets through the multi-hole container The other is the difference by the different hole diameter The results of the experiment show that the rectangular curved tube can be formed by the extrusion process, that the curvature of the curved product can be controlled by the velocity of punch and the diameter of container hole, that the defects such as the distortion of section and the thickness change of the wall of tube and the folding and wrinkling of thin tube did not happen after the extra-bending processing by the extrusion bending machine.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.24
no.12
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pp.50-56
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2007
Femtosecond laser ablation of the Invar alloy and hole drilling for a shadow mask are studied. We used a regenerative amplified Ti-sapphire laser with a 1kHz repetition rate, 184fs pulse duration and 785nm wavelength. Femtosecond laser pulse was irradiated on the Invar alloy with air blowing at the condition of various laser peak power. An ablation characteristic of the Invar alloy was appeared non-linear at $125J/cm^2$ of energy fluence. For the application to a shadow mask, the hole drilling of the Invar alloy with the cross section of a trapezoidal shape was investigated. The ablated micro-holes were characterized using an atomic force microscopy(AFM). The optimal condition of hole pattern f3r a shadow mask was $4\;{\mu}m$ z-axis feed rate, 0.2mm/s circular velocity, $26.4{\mu}J$ laser peak power. With the optimal processing condition, the fine circular hole shape without burr and thermal damage was achieved. Using the femtoseocond laser system, it demonstrates excellent tool for the Invar alloy micro-hole drilling without heat effects and poor edge.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.27
no.6
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pp.693-700
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2003
The effect of the configuration of the nozzle and the impinging surface on the characteristics of the hole-tones has been experimentally investigated. It is found that the plate-tone is a special case of hole-tones, where the hole diameter is zero. The jet velocity range for hole-tones is divided into the low velocity region associated with laminar jet and the high velocity region with turbulent jet. The frequency of the tone is that for the shear layer instability at the nozzle exit or that attainable by a cascade of vortex pairing process with increase of the impinging distance. When the distance is longer than one diameter the frequency decreases to the terminal value near the preferred frequency of the column mode instability, in the range 0.23< $St_d$<0.53, where $St_d$ is the Strouhal number defined by $fd/U_J$, f the frequency, d the nozzle diameter, and $U_J$ the exit velocity. While the convection speed of the downstream vortex, in the present study, is almost constant at low-speed laminar jet, it increases with distance at high-speed turbulent jet. As the frequency increases, the convection speed decreases in the low frequency range corresponding to the preferred mode, in agreement with the existing experimental data for a free jet.
An experimental study was carried out to investigate the spray characteristics of non-circular effervescent twin-fluid nozzles. For this purpose, two types of non-circular nozzles (E1, E2) and circular nozzle (C) were used. Three types of aerorators with hole diameters of 1.2, 1.7 and 2.1 mm were used. Each aerorator has a total of 12 holes. It is defined by area ratio which is ratio of exit orifice area and aerator hole area. Experiments were carried out by controlling the amount of air flowing after fixing the flow rate of the liquid, and the nozzle internal pressure and SMD were measured, and the jet image was taken from the nozzles. The discharge coefficients of the three kinds of nozzles were compared with the used in plain orifice's equation and the Jedelsky's equation, and the Jedelsky's equation was found to be about 3 times larger. In addition, empirical formula based on ALR, which is the largest variable in Jedelsky's equation, was derived. The droplet sizes(SMD) were found to be smaller in the non-circular shape than in the circular shape, which is concluded to be caused by the difference of the discharge coefficients.
Song Sam-Hong;Kim Jong-Sung;Oh Dong-Joon;Yoon Kwang-Joon;Kim Cheol-Woong
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.29
no.2
s.233
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pp.284-292
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2005
Material flaws in the from of pre-existing defects can severely affect the crack initiation. Stress distribution and crack initiation life of engineering materials such as monolithic aluminum alloy and Al/Glass fiber laminate may be different according to the defect location. The aim of this study is to evaluate effects of relative location of defects around the circular hole in monolithic aluminum and Al/Glass fiber laminates under cyclic bending moment. Stress distribution and crack initiation behavior near a circular hole are considered. Results of Finite Element (FE) model indicated the features of different stress field due to the relative defects positions. Especially, the defects positions at ${\theta}=0^{\circ}\;and\;{\theta}=30^{\circ}$ was strongly effective in stress concentration factor ($K_t$) and crack initiation behavior.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.11
no.6
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pp.895-903
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1987
This paper investigates the problem of cracks emanating from a circular hole in an orthotropic infinite plate. The mixed-mode stress intensity factors are obtained by using the modified mapping-collocation method. To investigate the effect of anisotropy and circular hole boundary on crack tip singularity, stress intensity factors are considered as functions of the normalized crack length for various types of laminated composite. The results indicate a strong dependence of the stress intensity factor on the material anisotropy and geometry.
Fiber reinforced plastic (FRP) composites have drawn increasing attentions worldwide for decades due to its outstanding properties. Stress concentration factor (SCF) as an essential parameter in materials science are critically considered in structure design and application, strength assessment and failure prediction. However, investigation of stress concentration in FRP composites has been rarely reported so far. In this study, three resource-conserving analyses (Isotropic analysis, Orthotropic analysis and Finite element analysis) were introduced to plot the $K_T^A-d/W$ curve for E-glass/epoxy composite plate with the geometrical defect of circular hole placed centrally. The plates were loaded to uniaxial direction for simplification. Finite element analysis (FEA) was carried out via ACP (ANSYS composite prepost module). Based on the least squares method, a simple expression of fitting equation could be given based on the simulated results of a set of discrete points. Finally, all three achievable solutions were presented graphically for explicit comparison. In addition, the investigation into customized efficient SCFs has also been carried out for further reference.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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