Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.15
no.1
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pp.95-104
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2002
A methods to calculate non-linear moment-curvature relations of high-strength PSC flexural members for numerical analysis has been proposed. The moment-curvature relations were calculated with assumptions of design codes and by the layer method. The results of the proposed procedures for moment-curvature relations and numerical analysis were compared with those of pre-existing tests. The absorption energy rate of the design codes was about 30% larger than that of the layer method. The ultimate load and the external work of the layer method were 90% and 85% of those of tests, respectively The ultimate load of the strength design method was 97% of that of tests, but the external work was over-estimated with 122%. The ultimate load and external work by the proposed equation of the CEB-FIP Model Code were 113% and 173% of those of tests, respectively. It show that the use of ultimate strain of 0.0035 should be over-estimated for high-strength concrete. The procedure of non-linear numerical analysis of this research could be stably simulated the behavior of concrete flexural members until the ultimate state, and calculate results of the load-deflection relation and cracking pattern were very similar with those of tests.
Ship structures are thin-walled structures and lots of cutouts, for example, of inner bottom structure, girder, upper deck hatch, floor and dia-frame etc. In the case where a plate has cutout it experiences reduced buckling and ultimate strength and at the same time the in-plane stress under compressive load produced by hull girder bending will be redistributed. In the present paper, we investigated several kinds of perforated stiffened model from actual ship structure and series of elasto-plastic large deflection analyses were performed to investigate into the influence of perforation on the buckling and ultimate strength of the perforated stiffened plate varying the cutout ratio, web height, thickness and type of cross-section by commercial FEA program(ANSYS). Closed-form formulas for predicting the ultimate strength of the perforated stiffened plate are empirically derived by curve fitting based on the Finite Element Analysis results. These formulas are used to evaluate the ultimate strength, which showed good correlation with FEM results. These results will be useful for evaluating the ultimate strength of the perforated stiffened plate in the preliminary design.
Ground settlements induced by tunnel excavation cause the foundations of the neighboring superstructures to deform. An expert system called NESASS was developed to analyze the structural safety of such superstructures. NESASS predicts the trend of ground settlements to be resulted from tunnel excavation and carries out a safety analysis for superstructures on the basis of the predicted ground settlements. Using neural network techniques, NESASS learns a data base consisting of the measured ground settlements collected from numerous actual fields and infers a settlement trend at the field of interest. NESASS calculates the magnitudes of angular distortion, deflection ratio, and differential settlement of the structure and, in turn, determines the safety of the structure. In addition, NESASS predicts the patterns of cracks to be formed on the structure using Dulacskas model for crack evaluation. In this study, the ground settlements measured from the Seoul subway construction sites were collected and sorted with respect to the major factors influencing ground settlement. Subsequently, a database of ground settlement due to tunnel excavation was built. A parametric study was performed to verify the reliability of the proposed neural network structure. A comparison of the ground settlement trends predicted by NESASS with the measured ones indicates that NESASS leads to reasonable predictions. An examples is presented in this paper where NESASS is used to evaluate the safety of a structure subject to deformation due to tunnel excavation near to the structure.
Distal-extension removable partial dentures have long been implicated in the increase in mobility and the destruction of the supporting structures of the primary abutment teeth. Various clasping systems have traditionally been used to retain distal extension removable partial dentures, and other designs have been proposed to minimize torquing forces on the abutment teeth. Most recent studies investigating the effects of removable partial dentures on abutment teeth have been performed in it laboratory setting. Results obtained from in vitro research have given dentists insight into removable partial denture design, but laboratory test model cannot be constructed that simulates actual functional or parafunctiona1 movements and forces. The purpose of this study was to clinically evaluate the degree of tooth mobility produced by two clasping systems (suprabulge type and infrabulge type) used for distal extension removable partial dentures. Akers clasp and R.P.I. system were selected for the evaluation, and four patients required a distal extension removable partial denture on the mandibular arch were selected for participation in the study. Two partial dentures were constructed in the same condition expect the design of clasp. All abutments in the study were mandibular first or second premolars. Measurements of mobility were made with a research tool designed by $M\"{u}hlemann$. This instrument, periodontometer, measures tooth mobility in the mouth by means of a dial gauge accurated to 0.01mm when the tooth is stressed with a force meter. Lingual and buccal deflection of abutment tooth was measured using buccal and lingual pressure. The amount of force applied was 500gm. Tooth mobility tests were made at four key stages; 1. Before insertion of the first removable partial denture, baseline mobility was establsihed. 2. After wearing of the first prosthesis, measurement was made at weekly intervals for 4 weeks. 3. The removable partial denture was then taken from the patient, and tooth mobility was measured again at weekly intervals until the patient's established baseline mobility had returned. 4. The second prosthesis of different clasp design was worn for a month and evaluated in the same manner as the first. The sequence of placement of clasping system was alternated between patients. The following results were obtained from this study; 1. The mobility of abutment tooth increased during the initial stage of wear and returned to baseline mobility after removal of removable partial dentures. 2. The mobility of abutment tooth showed no difference between Akers clasp and I-bar clasp during the 4-week test period. 3. All teeth tested showed greater mobility toward the buccal than the lingual direction.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.10
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pp.319-330
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2016
Recently, 3D printing technology has been applied to make a concept model and working mockup of an industrial application. On the other hand, this technology has limited applications in industrial products due to the materials and reliability of the 3D printed product. In this study, the components of a full cord switch module are proposed as a case of a 3D printed component that can be used as a substitute for a short period. These are hub-driven and lever lockup components that have the structural characteristics of breaking down frequently in the emergency operating status. To ensure the structural strength for a substitute period, research of structure optimization was performed because 3D printing technology has a limitation in the materials used. After optimizing the structure variables of the hub-driven component, reasonable results can be drawn in that the safety factors of the left and right switching mode are 1.243 (${\Delta}153.67%$) and 3.156 (${\Delta}404.96%$). The lever lockup component has a structural weak point that can break down easily on the lockup-part because of a cantilever shape and bending moment. The rib structure was applied to decrease the deflection. In addition, optimization of the structural variables was performed, showing a safety factor of 7.52(${\Delta}26%$).
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.25
no.4
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pp.468-475
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2019
An end-line flame arrester allows free venting in combination with flame protection for vertical vent applications. End-line flame arresters are employed in various fields, especially in shipping. In flame arresters, springs are essential parts because the spring load and the spring's elasticity determine the hood opening moment. In addition, the spring has to work under a high-temperature condition because of the burning gas flame. Therefore, it is necessary to analyze the mechanical load and elasticity of the spring when the flame starts to appear. Based on simulations of the working process of a specific end-line flame arrester, a thermal and structural analysis of the spring is performed. A three-dimensional model of a burned spring is built using computational fluid dynamics (CFD) simulation. Results of the CFD analysis are input into a finite element method simulation to analyze the spring structure. The research team focused on three cases of spring loads: 43, 93, and 56 kg, correspondingly, at 150 mm of spring deflection. Consequently, the spring load was reduced by 10 kg after 5 min under a $1,000^{\circ}C$ heat condition. The simulation results can be used to predict and estimate the spring's load and elasticity at the burning time variation. Moreover, the obtained outcome can provide the industry with references to optimize the design of the spring as well as that of the flame arrester.
Kim, Kun-Soo;Park, Ki-Tae;Kim, Byeong Cheol;Kim, Jaehwan;Jung, Kyu-San
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.24
no.5
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pp.9-16
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2020
A CFRP sheet has been applied as a structural reinforcement in the field, and various studies are conducted to evaluate the effect of CFRP sheets on reinforced concrete. Although many experiments were performed from previous studies, there are still limitations to analyze structural behaviors with various parameters in experiments directly. This study shows the FEA on structural behaviors of RC beams reinforced with CFRP sheets using ABAQUS software. To simulate debonding failure of CFRP sheets which is a major failure mode of RC beam with CFRP sheets, a cohesive element was applied between the bottom surface of RC beam and CFRP sheets. Both quasi-static method and 2-D symmetric FE model technique were performed to solve nonlinear problems. Results obtained from the FE models show good agreements with experimental results. It was found that reinforcement level of CFRP sheets is closely related to structural behavior of reinforced concrete including maximum strength, initial stiffness and deflection at failure. Also, as over-reinforcement of CFRP sheets could give rise to the brittle failure of RCstructure using CFRP sheets, an appropriate measure should be required when installing CFRP sheets in the structure.
The CANDU element bowing is attributed to actions of both the thermally induced bending moments and the bending moment due to hydraulic drag and mechanical loads, where the bowing is defined as the lateral deflection of an element from the axial centerline. This paper consider only the thermally-induced bending moments which are generated both within the sheath and the fuel and sheath by an asymmetric temperature distribution with respect to the axis of an element The generalized and explicit analytical formula for the thermally-induced bending is presented in con-sideration of 1) bending of an empty tube treated by neglecting the fuel/sheath mechanical interaction and 2) fuel/sheath interaction due to the pellet and sheath temperature variations, where in each case the temperature asymmetries in sheath are modelled to be caused by the combined effects of (i) non-uniform coolant temperature due to imperfect coolant mixing, (ii) variable sheath/coolant heat transfer coefficient, (iii) asymmetric heat generation due to neutron flux gradients across an element and so as to inclusively cover the uniform temperature distributions within the fuel and sheath with respect to the axial centerline. As the results of the sensitivity calculations of the element bowing with the variations of the parameters in the formula, it is found that the element bowing is greatly affected relatively with the variations or changes of element length, sheath inside diameter, average coolant temperature and its variation factor, pellet/sheath mechanical interaction factor, neutron flux depression factor, pellet thermal expansion coefficient, pellet/sheath heat transfer coefficient in comparison with those of other parameters such as sheath thickness, film heat transfer coefficient, sheath thermal expansion coefficient and sheath and pellet thermal conductivities.
Le, Nghia Trong;Teparaksa, Wanchai;Mitachi, Toshiyuki;Kawaguchi, Takayuki
Journal of the Korean Geotechnical Society
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v.23
no.9
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pp.5-16
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2007
The simple linear elastic-perfectly plastic model with soil parameters $s_u,\;E_u$ and n of undrained condition is usually applied to predict the displacement of a constructed diaphragm wall(DW) on soft soils during excavation. However, the application of this soil model for finite element analysis could not interpret the continued increment of the lateral displacement of the DW for the large and deep excavation area both during the elapsed time without activity of excavation and after finishing excavation. To study the characteristic behaviors of soil behind the DW during the periods without excavation, a series of tests on soft Bangkok clay samples are simulated in the same manner as stress condition of soil elements happening behind diaphragm wall by triaxial tests. Three kinds of triaxial tests are carried out in this research: $K_0$ consolidated undrained compression($CK_0U_C$) and $K_0$ consolidated drained/undrained unloading compression with periodic decrement of horizontal pressure($CK_0DUC$ and $CK_0UUC$). The study shows that the shear strength of series $CK_0DUC$ tests is equal to the residual strength of $CK_0UC$ tests. The Young's modulus determined at each decrement step of the horizontal pressure of soil specimen on $CK_0DUC$ tests decreases with increase in the deviator stress. In addition, the slope of Critical State Line of both $CK_0UC$ and $CK_0DUC$ tests is equal. Moreover, the axial and radial strain rates of each decrement of horizontal pressure step of $CK_0DUC$ tests are established with the function of time, a slope of critical state line and a ratio of deviator and mean effective stress. This study shows that the results of the unloading compression triaxial tests can be used to predict the diaphragm wall deflection during excavation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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