This paper focuses on geometrically non-linear static analysis of a simply supported beam made of hyperelastic material subjected to a non-follower transversal uniformly distributed load. As it is known, the line of action of follower forces is affected by the deformation of the elastic system on which they act and therefore such forces are non-conservative. The material of the beam is assumed as isotropic and hyperelastic. Two types of simply supported beams are considered which have the following boundary conditions: 1) There is a pin at left end and a roller at right end of the beam (pinned-rolled beam). 2) Both ends of the beam are supported by pins (pinned-pinned beam). In this study, finite element model of the beam is constructed by using total Lagrangian finite element model of two dimensional continuum for a twelve-node quadratic element. The considered highly non-linear problem is solved by using incremental displacement-based finite element method in conjunction with Newton-Raphson iteration method. In order to use the solution procedures of Newton-Raphson type, there is need to linearized equilibrium equations, which can be achieved through the linearization of the principle of virtual work in its continuum form. In the study, the effect of the large deflections and rotations on the displacements and the normal stress and the shear stress distributions through the thickness of the beam is investigated in detail. It is known that in the failure analysis, the most important quantities are the principal normal stresses and the maximum shear stress. Therefore these stresses are investigated in detail. The convergence studies are performed for various numbers of finite elements. The effects of the geometric non-linearity and pinned-pinned and pinned-rolled support conditions on the displacements and on the stresses are investigated. By using a twelve-node quadratic element, the free boundary conditions are satisfied and very good stress diagrams are obtained. Also, some of the results of the total Lagrangian finite element model of two dimensional continuum for a twelve-node quadratic element are compared with the results of SAP2000 packet program. Numerical results show that geometrical nonlinearity plays very important role in the static responses of the beam.
Kim, Hyung-Uk;Kim, Jung-Seok;Jung, Hyun-Seung;Yoon, Hyuk-Jin;Kwon, Tae-Soo
Journal of the Korean Society for Railway
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v.13
no.3
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pp.271-277
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2010
In this paper, a numerical model for a Kevlar/Epoxy and Carbon-Kevlar/Epoxy tube used as an energy absorbing component has been developed and then results have been verified through experiment. The 2D shell element and Chang-Chang failure criterion of LS-DYNA that is commercial explicit FE code was used. Mechanical material properties for the model were obtained by material testing in advance. The numerical results were compared with quasi-static test results under axial compressive loading at 10mm/min. From the results, in the case of the Kevlar/Epoxy tube, load-crushed displacement curves were very close to the experiments and SEA (specific energy absorption) shows a good agreement with experimental one within less than 6%. However, the Carbon-Kevlar/Epoxy tube shows some differences with the experimental results.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.19
no.2
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pp.87-93
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2005
Recently, nuisance tripping or malfunction of MCCB(Melded Case Circuit Breaker) and ELB(Electrical Leakage Breaker) is being increased according as load circuits and equipments of electrical customers are various and complicated, but investigation of actual conditions on malfunction of MCCB and ELB was not implemented This paper investigated causes and influences of malfunction of MCCB and ELB by making up a question to electrical safety managers of two hundred and eighteen private electrical facilities. The results show that users above $70[\%]$ experienced malfunction of MCCB and ELB, and causes of malfunction are in order aging(above $25(\%)$), nuisance tripping $(above\;22(\%))$, goods badness$(above\;20(\%))$, abnormal power like as harmonics$(above\;20(\%))$ and others $(about\;9(\%))$. Also, second damages due to failure of MCCB and ELB are in order goods production, equipment trouble, information loss, business and operation interrupt, and others. The results of this study can be used in making decisions regarding causes of MCCB and ELB trip.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.15
no.4
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pp.567-578
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2002
The main purpose of this study is to investigate the dynamic behaviour of containment building in nuclear power plant excited by aircraft impact loading using a lower order 8-node solid element. The yield and failure surfaces for concrete material model is formulated on the basis of Drucker-Prager yield criteria and are assumed to be varied by taking account of the visco-plastic energy dissipation. The standard 8-node solid element has prone to exhibit the element deficiencies and the so-called B bar method proposed by Hughes is therefore adopted in this study. The implicit Newmark method is adopted to ensure the numerical stability during the analysis. Finally, the effect of different levels of cracking strain and several types of aircraft loading are examined on the dynamic behaviour of containment building and the results are quantitatively summarized as a future benchmark.
Jeon, Sang Hun;Shon, Byung Lak;Kim, Chung Ho;Jang, Heui Suk
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.16
no.3
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pp.99-108
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2012
In this paper, to intend anticorrosive effect and weight reduction of conventional reinforced concrete slab, lightweight concrete slab reinforced with glass fiber reinforced polymer(GFRP) bar was considered and some basic behaviour of the slab were investigated. Measurement of splitting tensile strength and fracture energy of the concrete, a number of flexural experiment of the slab, numerical analysis using nonlinear finite element analysis, and comparison of the experimental results to the numerical analysis, were conducted. As a result, even the weight of the lightweight concrete slab could be reduced by about 28% than the normal concrete slab, failure load of the lightweight concrete slab was 36% smaller than the normal concrete slab. Such a thing can be attributed to the lower axial stiffness and lower bond strength of GFRP bar. In the numerical analysis, to consider decreasing property of bond strength of the lightweight concrete, interface element was used between the concrete and the GFRP bar elements and this method was shown to be a better way for the numerical analysis to approach the experimental results.
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2016.11a
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pp.117-117
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2016
Total ankle replacement (TAR) is a visible option in the surgical treatment of degenerative or inflammatory diseases of ankle joint. it is attributed to the current TAR which has improvements in surgical technique, uncemented implant fixation and minimally constrained articulation. In the clinical result, they can show promised surgical result when compared to earlier attempts in TAR. However, TAR is still not as successful as total knee replacement (TKR) or total hip replacement (THR), it needs to be note that there are limitations in concerning of long term performance of TAR, the high failure rate still associated with wear of the PE (polyethylene) component that has related with their material property and surface roughness. The aim of this study was to introduce the tribology characteristics of total ankle joint prosthesis with one of TDR model which was fabricated to try multi-axis wear test as a region of motion in ankle joint. The wear specimen of TDR was prepared with Ti-6Al-4V alloy and UHMWPE (ultra-high molecular weight polyethylene) for tibia-talus and bearing component, respectively. A wear test was carried out using a Force 5 (AMTI, Massachusetts, US) wear simulator which can be allowed to move in three axis to flexion-extension ($+3^{\circ}{\sim}-6^{\circ}$), internal-external axial rotation (${\pm}5^{\circ}$), as well as sinusoidal compressive load (1.6 kN, R=10). All tests were performed following standard ISO 14243, wear rate was calculated with weight loss of UHMWPE bearing while the specimen has tested at certain cycles. As based on the preliminary results, wear rate of UHMWPE bearing was $7.9{\times}10^{-6}mg/cycles$ ($R^2=0.86$), calculated loss weight until $10^7cycles$ was 79 mg, respectively.
While a satellite is carried into orbit by a launch vehicle, it is exposed to the severe launch environment with random vibrations and shock. Accordingly, these vibration sources affect electronic equipment, particularly the printed circuit board (PCB) in the satellite. When the launch load impacts the PCB, it causes negative behavior. This causes perpendicular bending around the boundary of fixation points that finally leads to the failure of solder joints, lead wires, and PCB cracks. To overcome these issues, the electronic equipment design must meet reliability requirements. In this paper, Steinberg's method is used to derive allowable and maximum deflection to verify design from a life perspective concerning the control board of the Antenna Pointing Driver (APD) mounted on KOMPSAT-3.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.13
no.1
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pp.9-16
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2009
For reinforced concrete members, bond strength is one of the important factors between the two materials: the concrete and the reinforcing element. The bond strength of Aramid Fiber Reinforced Polymer (AFRP) rebar was tested using the pull-out method. Presented were comparison results of the bond strength between AFRP rebar and deformed steel bars from the test. Embedded lengths and diameters of the rebar were taken into account as parameters. The bond stress-slip responses and failure modes of AFRP rebar were evaluated. It was found that the bond stress-slip responses of AFRP rebar were similar to those of deformed steel bars. As the diameter of rebar increased, the pull-out load increased. In addition, it was shown that the bond strength of an AFRP rebar was approximately 54% compared with that of a deformed steel bar.
In designing the boundary confinement of shear walls, the current design provisions and recommendations are empirical and prescriptive; they specify a certain confinement length and details, regardless of the actual requirement of ductility Therefore, they are inappropriate to the performance based-design. The purpose of the present study is to develop a ductility design method that Is applicable to the performance based-design of shear wall. For the purpose, experimental studies were performed to investigate variations in the ductility of shear walls with the length of the boundary confinement. Five specimens modeling the compressive zone of cross sections with different confinement area were tested against eccentric vertical load. Through the experimental studies, strength, ductility, and failure mode of the compression zone were investigated. In addition, nonlinear numerical analyses for the overall cross-sections of shear wall were performed to investigate variations of the stress and strain profiles with the length of compression zone. On the basis of the experimental and numerical studies, a ductility design method for shear wall was developed. By using the proposed design method, for a given ductility demand, the area of lateral confinement and corresponding reinforcement ratio can be precisely determined so that the ductile behavior and economical design are assured.
Flat plate structures subjected to lateral load have less deformability than conventional moment frames, due to the brittle failure of plate-column connection. In the present study, parametric study using nonlinear finite element analysis was performed to investigate the deformability of flat plates. The numerical results show that as number of continuous spans increases, the deformability of flat plates considerably decreases. Therefore, existing experiments using sub-assemblages with 1 or 2 spans may overestimate the deformability of flat plates, and current design provisions based on the experiments may not be accurate in estimating the deformability. A design method estimating the deformability was developed on the basis of numerical results, and verified by comparison with existing experiment. In the proposed method, the effects of primary design parameters such as direct shear force, punching shear capacity, aspect ratio of connection, number of spans, and initial stiffness of plate can be considered.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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