For the purpose of clarifying the influence of welding residual stress to the fatigue crack propagations behaviour, an analytical investigation based on finite element method is performed to examine the opening behaviour of tip-closed crack in the compressive residual stress. A finite element model comprised of contact elements for the crack plane and plane stress elements for the base material is used to evaluate crack opening stress of the crack existing in the residual stress field. Also an analytical method based on the superposition principle to estimate the length of opened part of tip closed crack and the stress distribution adjacent to the crack during uploading is applied to the finite element model. The software for the analysis is ABAQUS, which is a general purpose finite element package. The results show that stresses distributed on the crack surfaces are reduced and approached to zero as the applied stresses are increased up to crack tip opening stress and no mechanical discontinuity is found at the boundary of contact elements and plane stress elements. It is verified that the opening behavior of the fatigue crack in the residual stress can be predicted by finite element method with the proposed analytical method.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.23
no.6
s.183
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pp.128-135
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2006
Rational dynamic modeling and analysis method f3r complex structures are studied with special attention to slide way joints. For modeling of slide way joints, a general modeling technique is used by using the influence coefficients method which is applied to the conversion of detailed finite element model to the equivalent reduced joint model. The theoretical part of this method is illustrated and the method is applied to the structure with slide way joint. In this method, the non-linearity of the contact surfaces is considered within a proper range and the boundary effect of the joint model could be eliminated. The proposed method was applied to finite element modal analysis of a clamp jointed cantilever beam and slide way joints of the vertical type lathe. The method can also be used to other kinds of joint modeling. The results of these analysis were compared with those of Yoshimura models and rigid joint models, which demonstrated the practical applicability of the proposed method.
Large deflection dynamic responses of laminated composite cylindrical shells under impact are analyzed by the geometrically nonlinear finite element method based on a generalized Sander's shell theory with the first order transverse shear deformation and the von-Karman large deflection assumption. A modified indentation law with inelastic indentation is employed for the contact force. The nonlinear finite element equations of motion of shell and an impactor along with the contact laws are solved numerically using Newmark's time marching integration scheme in conjunction with Akay type successive iteration in each step. The ply failure region of the laminated shell is estimated using the Tsai- Wu quadratic interaction criteria. Numerical results, including the contact force histories, deflections and strains are presented and compared with the ones by linear analysis. The effect of the radius of curvature on the composite shell behaviors is investigated and discussed.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.11
no.5
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pp.107-115
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2008
In this paper, we have proposed a wear growth prediction method on the surface of rubber pad of track assembly installed in high-speed battle tank i.e. the automatic model updating code interfacing with commercial finite element simulation software. Also, simple and resonable geometrical, material finite element model was established to be easily updated based on the empirical threshold value of contact pressure on the contact surface. From the iterative model update and analysis results, we discovered a weak point on rubber pad surface and suggested a new design concept for improving the wear performance of track assembly.
The brake force of drum brakes for commercial vehicles is applied by a s-cam. First of all the influence of the s-cam load angles and elastic modulus of the pad on the contact pressure distribution between pad and drum was checked by using 3 dimensional finite element model. In the second part, temperature and thermal stress analyses were carried out by an axisymmetric model with constant heat flux and pressure-proportional heat flux. In the case of temperature analysis the heat conduction from the interface to the pad and the drum was modeled using a thin soft film element, so artificial division of the generated heat flux between pad and drum is not necessary. The analysis was performed by ABAQUS/Standard code.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.16
no.6
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pp.97-103
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2008
In general, the strength of gears is calculated using the formula of AGMA or JGMA. But these formula can not be applied directly to the strength calculation of the rack and pinion of steering gear assay, because of complex tooth and contact shapes. So Lewis bending stress and Hertzian contact stress formula are generally used for the design of rack and pinion of steering gear assay. But these formula do not also give the exact stress of rack and pinion. In this paper, comparing the finite element analysis results and the experimentally measured values, it is shown that the finite element modeling technique of the rack and pinion of steering assay is reasonable.
Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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2002.10a
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pp.3-10
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2002
This study proposed a technique for inverse problem, linear approximation of contact position and loading in single and double meshing of spur gear, using 2-dimension model considered near the tooth by root stress. Determine root stress is carried out for the gear tooth by finite element method and boundary element method. Boundary element discretization near contact point is carefully performed to keep high computational accuracy. And from those estimated results, the comparing estimate value with boundary element method value was discussed.
Based on the experimental data presented in part I of these companion papers, a semi-empirical model is proposed for axial stress-strain curves of reinforced high-strength concrete square columns confined by aramid fiber reinforced polymer (FRP) jackets. Additionally, a three-dimensional finite element model is developed to simulate the mechanical behaviors of the columns. In the finite element model, both material nonlinear and contact nonlinear are taken into account. Moreover, the influence of contact nonlinear (i.e., the end friction on the contact surface between test machines and specimens) is investigated deeply. Predictions from both the semi-empirical model and the finite element model agree with the experimental results, and it is also demonstrated that the friction coefficient of end friction notably affect the properties of columns when it ranges from 0.00 to 0.25.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.10
no.4
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pp.206-215
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1993
The finite element method is applied to analyze the mechanism of metal cutting, especially micro metal cutting. This paper introduces some effects, such as constitutive deformation laws of workpiece material, friction of tool-chip contact interfaces, tool rake angle and also simulate the cutting process, chip formation and geometry, tool-chip contact, reaction force of tool. Under the usual plane strain assumption, quasi-static analysis were performed with variation of tool-chip interface friction coefficients and tool rake angles. In this analysis, cutting speed, cutting depth set to 8m/sec, 0.02mm, respectively. Some cutting parameters are affected to cutting force, plastic deformation of chip, shear plane angle, chip thickness and tool-chip contact length and reaction forces on tool. Several aspects of the metal cutting process predicted by the finite element analysis provide information about tool shape design and optimal cutting conditions.
A retarder, as a supplementary brake system that is not friction-based, is frequently used in heavy-duty vehicles generally to slow the vehicles down on inclines. The electric retarder mainly used in a heavy-duty bus is generally placed between the transmission and the axle. The rotor inside the retarder system is attached to the axle. The operation of the retarder within a driven vehicle generates reverse torque due to coast driving force on hypoid gears in the differential gear system. By the reverse torque, scoring or scuffing on the hypoid gear teeth may directly occur. The scoring may be generated due to excessive contact stresses on the tooth surface. In this study, tooth contact stresses and contact patterns were analysed in order to investigate on the tooth scoring phenomenon using a finite element analysis program T900 in which the Hertzian contact stress formula was taken. Backlash, wear and surface finish were considered in the finite element simulation on the scoring.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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