Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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1997.10a
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pp.88-95
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1997
In this paper, we present an efficient method for finite element vibration analysis of constantly rotating blade disks which are deformed to some considerable extent by centrifugal force, Coriolis force and operating load, and vibrate due to several types of exciting forces. A blade disk which is a structure with cyclic symmetry is divided into substructures with the same geometry. Only one substructure is modeled and can be analysed rapidly and exactly using discrete Fourier transform by means of a computer with small memory.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.3
no.2
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pp.126-135
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2011
In this study, numerical analysis was carried out by using the finite element method to construct the first mode shape of damaged stiffened plates, and the damage locations were detected with two-dimensional discrete wavelet analysis. In the experimental analysis, four different damaged stiffened structures were observed. Firstly, each damaged structure was hit with a shaker, and then accelerometers were used to measure the vibration responses. Secondly, the first mode shape of each structure was obtained by using the wavelet packet, and the location of cracks were also determined by two-dimensional discrete wavelet analysis. The results of the numerical analysis and experimental investigation reveal that the proposed method is applicable to detect single crack or multi-cracks of a stiffened structure. The experimental results also show that fewer measurement points are required with the proposed technique in comparison to those presented in previous studies.
Polatov, Askhad M.;Ikramov, Akhmat M.;Razmukhamedov, Daniyarbek D.
Advances in Computational Design
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v.5
no.3
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pp.277-289
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2020
This article describes the technology for constructing of a multiply-connected three-dimensional area's finite element representation. Representation of finite-element configuration of an area is described by a discrete set that consist of the number of nodes and elements of the finite-element grid, that are orderly set of nodes' coordinates and numbers of finite elements. Corresponding theorems are given, to prove the correctness of the solution method. The adequacy of multiply-connected area topology's finite element model is shown. The merging of subareas is based on the criterion of boundary nodes' coincidence by establishing a simple hierarchy of volumes, surfaces, lines and points. Renumbering nodes is carried out by the frontal method, where nodes located on the outer edges of the structure are used as the initial front.
Nowadays, railway system plays a significant role in transportation, conveying cargo, passengers, minerals, grains, and so forth. Railway ballasted track is a conventional railway track as can be seen all over the world. Ballast, located underneath the sleepers, is the most important elements on ballasted track, which has many functions and requires routine maintenance. Ballast needs to be maintained frequently to prevent rail buckling, settlement, misalignment so that ballast has to be modelled accurately. Continuum model was introduced to model granular material and was extended in ballast. However, ballast is a heterogeneous material with highly nonlinear behaviour. Hence, ballast could not be modelled accurately in continuum model due to the discontinuities nature and material degradation of ballast. Discrete element modelling (DEM) is proposed as an alternative approach that provides insight into constitutive model, realistic particle, and contact algorithm between each particle. DEM has been studied in many recent decades. However, there are limitations due to the high computational time and memory consumption, which cause the lack of using in high range. This paper presents a review of recent ballast modelling with benefits and drawbacks. Ballast particles are illustrated either circular, circular crump, spherical, spherical crump, super-quadric, polygonal and polyhedral. Moreover, the gaps and limitations of previous studies are also summarized. The outcome of this study will help the understanding into different ballast modelling and particle. The insight information can be used to improve ballast modelling and monitoring for condition-based track maintenance.
In this paper, we propose a new mixed finite element method, called the characteristics-mixed method, for approximating the solution to Burgers' equation. This method is based upon a space-time variational form of Burgers' equation. The hyperbolic part of the equation is approximated along the characteristics in time and the diffusion part is approximated by a mixed finite element method of lowest order. The scheme is locally conservative since fluid is transported along the approximate characteristics on the discrete level and the test function can be piecewise constant. Our analysis show the new method approximate the scalar unknown and the vector flux optimally and simultaneously. We also show this scheme has much smaller time-truncation errors than those of standard methods. Numerical example is presented to show that the new scheme is easily implemented, shocks and boundary layers are handled with almost no oscillations. One of the contributions of the paper is to show how the optimal error estimates in $L^2(\Omega)$ are obtained which are much more difficult than in the standard finite element methods. These results seem to be new in the literature of finite element methods.
Finite element methods have often been used for structural analyses of various mechanical problems. When finite element analyses are utilized to resolve mechanical systems, numerical uncertainties in the initial data such as structural parameters and loading conditions may result in uncertainties in the structural responses. Therefore the initial data have to be as accurate as possible in order to obtain reliable structural analysis results. The typical finite element method may not properly represent discrete systems when using uncertain data, since all input data of material properties and applied loads are defined by nominal values. An interval finite element analysis, which uses the interval arithmetic as introduced by Moore (1966) is proposed as a non-stochastic method in this study and serves a new numerical tool for evaluating the uncertainties of the initial data in structural analyses. According to this method, the element stiffness matrix includes interval terms of the lower and upper bounds of the structural parameters, and interval change functions are devised. Numerical uncertainties in the initial data are described as a tolerance error and tree graphs of uncertain data are constructed by numerical uncertainty combinations of each parameter. The structural responses calculated by all uncertainty cases can be easily estimated so that structural safety can be included in the design. Numerical applications of truss and frame structures demonstrate the efficiency of the present method with respect to numerical analyses of structural uncertainties.
The computation of viscoelastic flow using neural networks and stochastic simulation (CVFNNSS) is developed from the point of view of Eulerian CONNFFESSIT (calculation of non-Newtonian flows: finite elements and stochastic simulation techniques). The present method is based on the combination of radial basis function networks (RBFNs) and Brownian configuration fields (BCFs) where the stress is computed from an ensemble of continuous configuration fields instead of convecting discrete particles, and the velocity field is determined by solving the conservation equations for mass and momentum with a finite point method based on RBFNs. The method does not require any kind of element-type discretisation of the analysis domain. The method is verified and its capability is demonstrated with the start-up planar Couette flow, the Poiseuille flow and the lid driven cavity flow of Hookean and FENE model materials.
S. Arul Veda Manickam;Moudgalya, Nannan-K.;Pani, Amiya-K.
Journal of applied mathematics & informatics
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v.15
no.1_2
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pp.1-28
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2004
We first apply a first order splitting to a semilinear reaction-diffusion equation and then discretize the resulting system by an $H^1$-Galerkin mixed finite element method in space. This semidiscrete method yields a system of differential algebraic equations (DAEs) of index one. A priori error estimates for semidiscrete scheme are derived for both differ-ential as well as algebraic components. For fully discretization, an implicit Runge-Kutta (IRK) methods is applied to the temporal direction and the error estimates are discussed for both components. Finally, we conclude the paper with a numerical example.
Kim, Chi-Gyeom;Lee, Sung-Won;Hur, Nahm-Keon;Nam, Seong-Won
Proceedings of the SAREK Conference
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2009.06a
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pp.142-147
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2009
In the present study, a numerical simulation of passenger evacuation in a subway station was performed. Algorithm for passenger flow analysis based on DEM(Discrete Element Method) has been improved to simulate passenger flow in detailed geometry. The effect of grid density was assessed in the present study to show the advantage of using finer grid in the simulation. The method of coupling passenger flow and fire simulation has also been investigated to analyze passenger evacuation flow under fire. In this method the CO distributions in the subway station was used to assess fire hazards of passenger by means of FED(Fractional Effective Dose) model. Using the coupled algorithm a simulation for passenger evacuation flow and fire analysis were performed simultaneously in the simplified subway station. This algorithm could be used in the design of subway station for the purpose of passengers' safety in case of fire.
Shemirani, Alireza Bagher;Haeri, Hadi;Sarfarazi, Vahab;Akbarpour, Abbas;Babanouri, Nima
Structural Engineering and Mechanics
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v.66
no.3
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pp.379-386
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2018
The present study addresses the direct and indirect methods of determining the mode-I fracture toughness of concrete using experimental tests and particle flow code. The direct method used is compaction tensile test and the indirect methods are notched Brazilian disc test, semi-circular bend specimen test, and hollow center cracked disc. The experiments were carried out to determine which indirect method yields the fracture toughness closer to the one obtained by the direct method. In the numerical analysis, the PFC model was first calibrated with respect to the data obtained from the Brazilian laboratory test. The crack paths observed in the simulated tests were in reasonable accordance with experimental results. The discrete element simulations demonstrated that the macro fractures in the models are caused by microscopic tensile breakages on large numbers of bonded particles. The mode-I fracture toughness in the direct tensile test was smaller than the indirect testing results. The fracture toughness obtained from the SCB test was closer to the direct test results. Hence, the semi-circular bend test is recommended as a proper experiment for determination of mode-I fracture toughness of concrete in the absence of direct tests.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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