The finite element method is wide used in simulation in the biomechanical structures, but a lack of studies concerning finite element mesh quality in biomechanics is a reality. The present study intends to analyze the importance of the mesh quality in the finite element model results from humeral structure. A sensitivity analysis of finite element models (FEM) is presented for the humeral bone and cartilage structures. The geometry of bone and cartilage was acquired from CT scan and geometry reconstructed. The study includes 54 models from same bone geometry, with different mesh densities, constructed with tetrahedral linear elements. A finite element simulation representing the glenohumeral-joint reaction force applied on the humerus during $90^{\circ}$ abduction, with external load as the critical condition. Results from the finite element models suggest a mesh with 1.5 mm, 0.8 mm and 0.6 mm as suitable mesh sizes for cortical bone, trabecular bone and humeral cartilage, respectively. Relatively to the higher minimum principal strains are located at the proximal humerus diaphysis, and its highest value is found at the trabecular bone neck. The present study indicates the minimum mesh size in the finite element analyses in humeral structure. The cortical and trabecular bone, as well as cartilage, may not be correctly represented by meshes of the same size. The strain results presented the critical regions during the $90^{\circ}$ abduction.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.28
no.7
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pp.915-922
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2004
A stent is small tube-like structure expanded into stenotic arteries to restore blood flow. The stent expansion behaviors define the effectiveness of the surgical operation. In this paper, finite-element method was employed to analyze expansion behaviors and fatigue life of a typical diamond-shaped balloon-expandable stent. Beyond safety considerations, this type of analysis provides mechanical properties that are often difficult to obtain by experiments. Mechanical properties of the stent expansion pressure, radial recoil, longitudinal recoil and foreshortening were simulated using commercial FEM code, ANSYS and fatigue life were estimated using NISAII ENDURE. The FEM results showed that the pressures necessary to expand the stent up to a diameter of 3mm, 4mm and 5mm were 0.75MPa, 0.82MPa and 0.97MPa. The fatigue lifes according to expansion diameter were 114${\times}$10$^{7}$cycles, 714${\times}$$^{6}$cycles and 163${\times}$10$^{6}$cycles. As a result, a finite element model used in this study can simulate expansion behaviors of stents and should be useful to design new stents or analyze actual stents.
Ahn, Joon-Seon;Lim, Seung-Bin;Kim, Sol;Lim, Seong-Yeop;Kwon, Sam-Young;Lee, Ju
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.55
no.3
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pp.123-130
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2006
This paper presents characteristics analysis of skewed Synchronous Reluctance Motor using equivalent magnetic circuit and compares with the result of Finite Element Method. Torque ripple must be reduced, because it is producing noise and vibration. There is many kinds of method to reduce torque ripple, but generally we apply skewing stator or rotor. The 2D Finite Element Method(FEM) or 3D FEM is used to analyze the motor, since skew influence the average torque in the motor. However, the FEM takes much time in spite of the advanced computer and numerical technique. This paper will analyze characteristics of skewed synchronous reluctance motor using equivalent magnetic circuit.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.33
no.5
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pp.686-695
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2009
Flow characteristics in linear axial cascade have been studied using large eddy simulation(LES) based on finite element method(FEM) to investigate details of the leakage flow in the tip clearance of axial flow rotor. STAR-CD(FVM) and PAT-Flow(FEM) have been adopted to solve the Navier-Stokes equations for the simulation of the unsteady turbulent flow. Numerical results from the present study have been compared with the existing experimental results to investigate a tip clearance effect on velocity profile and static pressure distribution on blade surface at various spanwise positions. Both simulation results agree well with the experimental data. However, it has been shown that the results of finite-element large-eddy simulation agree better with experimental data than $k-{\varepsilon}$ turbulent model based on finite volume method regarding the tip vortex geometry and static pressure distribution at the center of the tip vortex core. As a result of this study, it is shown that finite-element large-eddy simulation method can predict more exactly on the tip leakage vortex flow and behind flow field.
The FVM(Finite Volume Method) have been used mainly for the flow analyses in the piston-cylinder. The objective of the present study is to analyze numerically the piston-driven intake flows using the FEM(Finite Element Method). The FEM algorithm used in this study is 4-step time-splitting method which requires much less execution time and computer storage than the velocity-pressure integrated method and the penalty method. And the explicit Lax-Wendroff scheme is applied to nonlinear convective term in the momentum equations to prevent checkerboard pressure oscillations. Also, the ALE(arbitrary Lagrangian Eulerian) method is adopted for the moving grids. The calculated results show good agreement in comparison with those by the FVM and the experimental results by the LDA.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.5
no.6
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pp.44-52
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1997
As part of the effort to reduce the weight of powertrain, a hollow crankshaft has been designed. The mass reduction of the crankshaft changes the dynamic properties of the crankshaft such as moment of inertia, and torsional, bending stiffness. The purpose of this paper is to compare the dynamic behavior of the hollow crankshaft with that of the original, solid crankshaft. Global dynamic behavior of the crankshaft is analyzed bgy the transfer matrix method(TMM). The crankshaft has been modeled by 38 lumped mass and stiffness elements. The dynamic patameters of each lumped element are provided by Finite Element Method(FEM). The responses of the crankshaft from TMM are fed back as loading conditions to the Finite Element model to obtain dynamic stresses for critical areas of the crankshaft.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.18
no.9
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pp.204-209
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2001
The finite element model for automotive muffler analysis is improved by modifying the boundary condition of outlet and the mesh of finite element model. The model minimizes the difference between transmission loss from analysis and that from experiment. Four different boundary conditions and the four types of finite element model are tested to find out the best one of those. From the case study it is verified that the bevel of transmission loss can be changed by the variation of radiation impedance value. Also the resonance or anti-resonance frequencies of transmission loss can be shifted by the variation of finite element mesh. An improved finite element model of muffler is proposed in consideration with the accuracy and the computing time of analysis.
This paper deals with the characteristics analysis & optimum design of Synchronous Reluctance Motor (SynRM) with anisotropy rotor using a coupled Finite Element Method (FEM) & Response Surface Methodology (RSM). The focus of this paper is the characteristics analysis & optimum design relative to the output power on the basis of rotor materials of a SynRM. The coupled Finite Elements Analysis (FEA) & Preisach model have been used to evaluate nonlinear solutions. Comparisons are given with characteristics of normal synchronous reluctance motor and those of anisotropy rotor SynRM (ANISO-SynRM), respectively. The feasibility of using RSM with FEM in practical engineering problem is investigated with computational examples and comparison between the fitted response and the results obtained from an analytical solution according to the design variables of rotor in anisotropy rotor SynRM.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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v.43
no.4
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pp.666-672
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1994
An H-Plane waveguide component with arbitrary shape is analyzed using finite element method(FEM) Cooperated with boundary element method(BEM). For the application of BEM in the waveguide structure, a ray representation of the waveguide Green's function is used. This technique is applied to the analysis of the waveguide inductive junction. The results are compared with the results of the mode matching technique. The comparison shows good agreement.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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