International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.7
no.3
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pp.452-465
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2015
This paper presents the simplified welding distortion analysis method to predict the welding deformation of both plate and stiffener in fillet welds. Currently, the methods based on equivalent thermal strain like Strain as Direct Boundary (SDB) has been widely used due to effective prediction of welding deformation. Regarding the fillet welding, however, those methods cannot represent deformation of both members at once since the temperature degree of freedom is shared at the intersection nodes in both members. In this paper, we propose new approach to simulate deformation of both members. The method can simulate fillet weld deformations by employing composite shell element and using different thermal expansion coefficients according to thickness direction with fixed temperature at intersection nodes. For verification purpose, we compare of result from experiments, 3D thermo elastic plastic analysis, SDB method and proposed method. Compared of experiments results, the proposed method can effectively predict welding deformation for fillet welds.
Nanotechnology is a new filed in concrete structures which can improve the mechanical properties of them in confronting to impact and blast. However, in this paper, a mathematical model is introduced for the concrete models subjected to impact load for wave propagation analysis. The structure is simulated by the sinusoidal shear deformation theory (SSDT) and the governing equations of the concrete model are derived by energy method and Hamilton's principle. The silicon dioxide ($SiO_2$) nanoparticles are used as reinforcement for the concrete model where the characteristics of the equivalent composite are determined using Mori-Tanaka approach. An exact solution is applied for obtaining the maximum velocity of the model. In order to validate the theoretical results, three square models with different impact point and Geophone situations are tested experimentally. The effect of different parameters such as $SiO_2$ nanoparticles volume percent, situation of the impact, length, width and thickness of the model as well as velocity, diameter and height of impactor are shown on the maximum velocity of the model. Results indicate that the theoretical and experimental dates are in a close agreement with each other. In addition, using from $SiO_2$ nanoparticles leads to increase in the stiffness and consequently maximum velocity of the model.
Among the 4th Industrial Revolution technologies, evaluated bolus applicability through dose assesment according to the materials of 3D printing technology. Dose assesment was using MCNPX which was applied Monte Carlo method and 3D print materials were ABS, PC and PLA. Thus, the thickness with the same effect as the bolus 10 mm was found to be ABS 10 mm, PC 9 mm and PLA 9 mm for the 6 MeV electron. For 6 MV X-ray, ABS 11 mm, PC 10 mm and PLA 9 mm were shown. This study showed that tissue equivalent materials made from 3D printer materials can replace bolus.
The thermal eigenvalue responses of the graded sandwich shell structure are evaluated numerically under the variable thermal loadings considering the temperature-dependent properties. The polynomial type rule-based sandwich panel model is derived using higher-order type kinematics considering the shear deformation in the framework of the equivalent single-layer theory. The frequency values are computed through an own home-made computer code (MATLAB environment) prepared using the finite element type higher-order formulation. The sandwich face-sheets and the metal core are discretized via isoparametric quadrilateral Lagrangian element. The model convergence is checked by solving the similar type published numerical examples in the open domain and extended for the comparison of natural frequencies to have the final confirmation of the model accuracy. Also, the influence of each variable structural parameter, i.e. the curvature ratios, core-face thickness ratios, end-support conditions, the power-law indices and sandwich types (symmetrical and unsymmetrical) on the thermal frequencies of FG sandwich curved shell panel model. The solutions are helping to bring out the necessary influence of one or more parameters on the frequencies. The effects of individual and the combined parameters as well as the temperature profiles (uniform, linear and nonlinear) are examined through several numerical examples, which affect the structural strength/stiffness values. The present study may help in designing the future graded structures which are under the influence of the variable temperature loading.
Reinforced concrete (RC) beams can be subjected to a complex combination of shear forces (V), torsional moments (T), flexural moments (M) and axial loads (N). This paper proposes a unified approach for the analysis of these elements. An existing model for the analysis of orthogonally reinforced concrete membrane elements subjected to in-plane shear and normal stresses is generalized to apply to the case of beams subjected to the complex loading. The combination of V and T can be critical. Torsion is modelled using the hollow-tube analogy. A direct equation for the calculation of the thickness of the equivalent hollow tube is proposed, and the shear stresses caused by V and T are combined using a simple approach. The development and the evaluation of the model are described. The calculations of the model are compared to experimental data from 350 beams subjected to various combinations of stress-resultants and to the calculations of the ACI and the CSA codes. The proposed model provides the most favorable results. It is also shown that it can accurately model the interaction between V and T. The proposed model provides a unified treatment of shear in beams subjected to complex stress-resultants and in thin membrane elements subjected to in-plane stresses.
Alazwari, Mashhour A.;Abdelrahman, Alaa A.;Wagih, Ahmed;Eltaher, Mohamed A.;Abd-El-Mottaleb, Hanaa E.
Steel and Composite Structures
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v.38
no.5
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pp.583-597
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2021
This article develops a nonclassical model to analyze bending response of squared perforated microbeams considering the coupled effect of microstructure and surface stress under different loading and boundary conditions, those are not be studied before. The corresponding material and geometrical characteristics of regularly squared perforated beams relative to fully filled beam are obtained analytically. The modified couple stress and the modified Gurtin-Murdoch surface elasticity models are adopted to incorporate the microstructure as well as the surface energy effects. The differential equations of equilibrium including the Poisson's effect are derived based on minimum potential energy. Exact closed form solution is obtained for bending behavior of the proposed model considering the classical and nonclassical boundary conditions for both uniformly distributed and concentrated loads. The proposed model is verified with results available in the literature. Influences of the microstructure length scale parameter, surface energy, beam thickness, boundary and loading conditions on the bending behavior of perforated microbeams are investigated. It is observed that microstructure and surface parameters are vital in investigation of the bending behavior of perforated microbeams. The obtained results are supportive for the design, analysis and manufacturing of perforated nanobeams that commonly used in nanoactuators, nanoswitches, MEMS and NEMS systems.
Background: Dual-energy X-ray images (DEI) can distinguish or improve materials of interest in a two-dimensional radiographic image, by combining two images obtained from separate low and high energies. The concepts of DEI performance describing the performance of double-exposure DEI systems in the Fourier domain been previously introduced, however, the performance of double-exposure DEI itself in terms of various parameters, has not been reported. Materials and Methods: To investigate the DEI performance, signal-difference-to-noise ratio, modulation transfer function, noise power spectrum, and noise equivalent quanta were used. Low- and high-energy were 60 and 130 kVp with 0.01-0.09 mGy, respectively. The energy-separation filter material and its thicknesses were tin (Sn) and 0.0-1.0 mm, respectively. Noise-reduction (NR) filtering used the Gaussian-filter NR, median-filter NR, and anti-correlated NR. Results and Discussion: DEI performance was affected by Sn-filter thickness, weighting factor, and dose allocation. All NR filtering successfully reduced noise, when compared with the dual-energy (DE) images without any NR filtering. Conclusion: The results indicated the significance of investigating, and evaluating suitable DEI performance, for DE images in chest radiography applications. Additionally, all the NR filtering methods were effective at reducing noise in the resultant DE images.
Kim, D. S.;H. S. Ko;Kim, Y. M.;S. J. Rhee;Kim, W. S.;J. C. Woo;Park, H. J.;J. Ihm;D. H. Woo
Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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1995.06a
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pp.127-137
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1995
Anomalously large real space charge transfer through thick barries in GaAs asymmetric double quantum wells is studied by photoluminesence exitation. This inter-well excitonic transfer is very large when the barrier is the Al0.3Ga0.7As alloy, but disappears when the barrier is GaAs/AlAs digital alloy with an equivalent Al concentration of 0.28. These resilts combined with observed x and barrier thickness depence suggest that the spatial fluctuation of the atomic arrangment of Ga and Al in the alloy may be responsible for this transfer. This picture is supported by the quantum mechanical calculation in three dimensions which takes into account the side fluctuation effects.
Shyam K. Chaudhary;Vishesh R. Kar;Karunesh K. Shukla
Advances in aircraft and spacecraft science
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v.10
no.2
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pp.127-140
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2023
The present article focuses on the thermoelastic deformation behavior of inhomogeneous functionally graded metal/ceramic cylindrical shell structure with multiple perforations using 2D finite element approximation. Here, cylindrical shell structure is considered with single (1×1) and multiple (2×2, 3×3 and 4×4) perforations. The temperature-dependent elastic and thermal properties of functionally graded material are evaluated using Voigt's micromechanical material scheme via power-law function. The kinematics of the proposed model is based on the equivalent single-layer first-order shear deformation mid-plane theory with five degrees-of-freedom. Here, 2D isoparametric finite element solutions are obtained using eight-node quadrilateral elements. The mesh refinement of present finite element model is performed to confirm the appropriate number of elements and nodes for the analysis purpose. Subsequently, a comparison test is conducted to demonstrate the accuracy of present results. In later section, numerous numerical illustrations are demonstrated at different set of conditions by varying structural, material and loading parameters and that confirms the significance of various parameters such as power-law index, aspect ratio, thickness ratio, curvature ratio, number of perforations and temperature on the deformation characteristics of functionally graded cylindrical shell structure.
The $I_c$ degradation behavior of critical current in differently processed YBCO and SmBCO CC tapes with IBAD template has been investigated. It has been known that the residual strain in the CC tape will influence the shape of the $I_c$-strain window; $I_c$ may show a peak value if there exist a residual strain induced in the tape during manufacturing. The difference of residual strain may be resulted from the adopted different deposition techniques. In this study, bending test of CC tapes has been done using the Goldacker bending test rig which can produce both compressive and tensile bending strain continuously or alternately to the sample. For SmBCO CC tapes, in continuous compressive bending test, $I_c$ showed a minimal increase and did not degrade up to the largest strain that can be applied using the bending rig equivalent to 1.15% based on the sample thickness. However, in the case of alternate application of compressive and tensile bending strain, $I_c$ showed a larger degradation and a lower reversible limit when compared with the case of continuous application of the bending strain. When $I_c$ started to degrade significantly at the tension side, the reversibility ended, also at the compression side which is resulted from the permanent deformation like delamination or cracks that was induced due to tensile bending strain.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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