There are several ways of decreasing the vibration energy of structures. One of which is special damping layers made of various viscoelastic materials are widely applied in structures subjected to dynamic loading. In this study, a cantilever beam, partially covered by damping a constraining layers, is investigated by using Finite Element method (FEM). The frequency and system loss factor are evaluated. The effects of different physical and geometrical parameters on the natural frequency and system loss factors are discussed.
An efficient one dimensional finite element model has been presented for the dynamic analysis of composite laminated beams, using the efficient layerwise zigzag theory. To meet the convergence requirements for the weak integral formulation, cubic Hermite interpolation is used for the transverse displacement ($w_0$), and linear interpolation is used for the axial displacement ($u_0$) and shear rotation (${\psi}_0$). Each node of an element has four degrees of freedom. The expressions of variationally consistent inertia, stiffness matrices and the load vector are derived in closed form using exact integration. The formulation is validated by comparing the results with the 2D-FE results for composite symmetric and sandwich beams with various end conditions. The employed finite element model is free of shear locking. The present zigzag finite element results for natural frequencies, mode shapes of cantilever and clamped-clamped beams are obtained with a one-dimensional finite element codes developed in MATLAB. These 1D-FE results for cantilever and clamped beams are compared with the 2D-FE results obtained using ABAQUS to show the accuracy of the developed MATLAB code, for zigzag theory for these boundary conditions. This comparison establishes the accuracy of zigzag finite element analysis for dynamic response under given boundary conditions.
Superplastic forming/diffusion bonding (SPF/DB) processes were analyzed using a rigid visco-plastic finite element method. The optimum pressure-time relationship for a target strain rate and thickness distributions were predicted by two-node line elements based on the membrane approximation for plane strain. Material behavior during SPF/DB of the integral structures having complicated shapes was investigated. The tying condition is employed for the analysis of inter-sheet contact problems. A movement of rib structure is successfully predicted during the forming.
In this paper, we present a thin circular beam finite element for the out-of-plane vibration analysis of curved beams. The element stiffness matrix and the element mass matrix are derived respectively from the strain energy and the kinetic energy by using the natural shape functions which are obtained from an integration of the differential equations of the finite element in static equilibrium. The matrices are formulated with respect to the local polar coordinate system or to the global Cartesian coordinate system in consideration of the effects of shear deformation and rotary inertias. Some example problems are analysed. The FEM results are compared with the theoretical ones to show that the presented finite element can describe quite efficiently and accurately the out-of-plane motion of thin curved beams.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.20
no.8
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pp.2458-2467
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1996
The rigid-plastic finite element analysis was performed for analysis of ofhot forging and cold sizing of a bevel gear. Two dimensional analysis was carried out to investigate the defect occurrence on vertical symmetric planes during hot forging and three dimensional analysis was to understand the filling behavior on horizontal planes during cold sizing. The involute curve of a tooth was approximated by a circle for convenience in the present analysis. In order to estimate the elastic deformation of the gear and dies during cold sizing, linear elastic finite element analysis was performed. Results of the analysis can be used to predict grain flows and strength distributions in the forged gear, and to design dies and an appropriate preform for the cold sizing.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.12
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pp.652-658
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2016
In this paper, the theoretical research and simulation using the Finite Element Method (FEM) to design and form a micro-pattern for an ultrasonic horn is described. The present method is based on an initial design estimate obtained by FEM analysis. The natural and resonant frequencies required for the ultrasonic tool horn used for forming the fine pattern were predicted by finite element analysis. FEM analysis using ANSYS S/W was used to predict the resonant frequency for the optimum technical design of the ultrasonic horn vibration mode shape. When electrical power is supplied to the ultrasonic transducer, it is converted into mechanical movement energy, leading to vibration. The RFID TAG becomes the pattern formed on the insulating sheet by using the longitudinal vibration energy of the ultrasonic tool horn. The FEM analysis result is then incorporated into the optimal design and manufacturing of the ultrasonic tool horn.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.18
no.7
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pp.1664-1673
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1994
As a fundamental study on effects of thermal-cycles on residual stress of ceramics/metal joints, residual stresses in $Si_3N_4$/SUS304 joint specimens were measured before and single thermal-cycle by X-ray diffraction method and finite element method(FEM). The residual stress was found to increase after single thermal-cycle, which was agreeable with the results of residual stress measurement by X-ray diffraction method and residual stress analysis by finite element method. After the residual stress measurement, 4-point bending tests were performed. The relationship between the bending strength, the thermal-cycle temperature and hold time was examined. The bending strength was found to decrease with the increase of residual stress in linear relation.
Visco-elastic material and thin metals were adhered to plate structures, forming the composite components that are similar to the sandwich plates, called constrained layered damped (CLD) plates. Constrained layer damping has been utilized for years to reduce vibration, and advances in computation and finite element analysis software have enabled various problems to be solved by computer. However, some problems consume much calculation time. The vibration equation for a constrained layered damped plate with simple supports and an impact force is obtained theoretically herein. Then, the results of the vibration equation are compared with those obtained using the finite element method (FEM) software, ABAQUS, to verify the accuracy of the theory. Finally, the 3M constrained layer damper SJ-2052 was attached to plates to form constrained layered damped plates, and the vibration equation was used to elucidate the damping effects and vibration characteristics.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.25
no.4
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pp.290-294
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2016
A finite element method (FEM) study was performed on micro-scale blanking of an AL6061-T6 foil with negative clearance. ABAQUS/explicit was used to prepare a simulation model of negative clearance blanking with tools having an edge radius comparable to the foil thickness. The Johnson-Cook plastic flow model was used in the simulations for the material flow. The FEM model was used to study the effects of various blanking parameters on the negative clearance blanking process and quality of the blank. In particular, the projecting edge on the bottom of the blank was observed. Research on negative blanking at the micro-scale is summarized and discussed.
Clinically, proximal bone resorption in the femur is frequently seen postoperatively on the follow up XI-rays after total hip replacement (THR). We developed the finite element model of cementless THR. The model is two dimensional side plate model, whereby the three dimensional structural integrity of the bone can be accounted for by a separate two dimensional mesh, a side plate. The subject of this article is the development and application of this two dimensional side plate FEM to study the reverse effect of the various degree of bone resorption of femur after THR. The results of this study indicates that 1) two dimensional side plate model is good and simple alternative to complex three dimensional model and 2) the severity of the proximal bone resorption has the effect of more increasing stress on the cortex at the level of femoral stem tip.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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