The objective of this study was to investigate the effects of various occlusal loads on the stress distribution of the buccal cervical region of a normal maxillary second premolar, using a three dimensional fnite element analysis (3D FEA). After 3D FE modeling of maxillary second premolar, a static load of 500N of three load cases was applied. Stress analysis was performed using ANSYS (Swanson Analysis Systems, Inc., Houston, USA). The maximum principal stresses and minimum principal stresses were sampled at thirteen nodal points in the buccal cervical enamel for each four horizontal planes, 1.0 mm above CEJ, 0.5 mm above CEJ, CEJ, 0.5 mm under CEJ. The results were as follows 1. The peak stress was seen at the cervical enamel surface of the mesiobuccal line angle area, asymmetrically. 2. The values of compressive stresses were within the range of the failure stress of enamel. But the values of tensile stresses exceeded the range of the failure stress of enamel. 3. The tensile stresses from the perpendicular load at the buccal incline of palatal cusp may be shown to be the primary etiological factors of the NCCLs.
Finite element analyses were performed to study effects on stress distribution generated in jaw bone for various shapes of dental implants: plateau type, plateau with small radius of curvature, triangular thread screw type in accordance with ISO regulations and square thread screw filleted with small radius partially. It was found that square thread screw filleted with small radius was more effective on stress distribution than other dental implants used in analyses. Additional analyses were performed on the implant with square thread screw filleted with small radius for very-ing design parameters, such as the width of thread end, the height of the thread of the implant and load direction, to determine the optimum dimensions of the implant. The highest stress concentration occurred at the region in jaw Pone adjacent to the first thread of the implant. The maximum effective stress induced by a 15 degree oblique load of 100 N was twice as high as the maximum effective stress caused by an equal amount of vertical load. Stress distribution was more effective in the case when the width of thread end and the height of thread were p/2 and 0.46p, respectively, where p is the pitch of thread. At last, using tensile force calculated from the possible insert torque without breading bone thread, finite element analysis was performed on the implant to calculate pre-stress when the primary fixation of the implant was operated in jaw bone. The maximum effective stress was 136.8 MPa which was proven to be safe.
Purpose : B1 field of birdcage RF (radiofrequency) coil that is used most for brain imaging in magnetic resonance imaging (MRI) decreases toward endring from the coil center. We investigated how much RE B1 homogeneity effect the endcap shield brings form the coil center as it towards to endcap region. Materials and Methods : We compared RF B1 field distribution by each finite difference time domain (EDTD) simulations for lowpass, highpass and hybrid birdcage RF coils. We selected the highpass birdcage RF coil that was the highest RF B1 field condition as simulation result, and studied how much RF B1 homogeneity effect was occurred when endcap shield was applied to endring area. Results : B1 field of the highpass birdcage RF coil was higher than other birdcage RF coil types as simulation result. However, the RF B1 homogeneity was lower than other coil types. RE B1 field of highpass birdcage RF coil with endcap shield is similar with RF B1 field of hybrid birdcage RF coil and the overall RE B1 homogeneity in sagittal direction was better. Conclusion In this paper, proposed method can apply improving RF B1 homogeneity of RF coil in clinical examination.
Kim, Hee-Joon;Choi, Ji-Hyang;Han, Nu-Ree;Lee, Seong-Kon;Song, Yoon-Ho
Geophysics and Geophysical Exploration
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v.11
no.2
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pp.85-92
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2008
Magnetotelluric (MT) methods are widely applied as an effective exploration technique to geothermal surveys. Two-dimensional (2-D) analysis is frequently used to investigate a complicated subsurface structure in a geothermal region. A 2-D finite-element method (FEM) is usually applied to the MT analysis, but we must pay attention to the accuracy of so-called auxiliary fields. Rodi (1976) proposed an algorithm of improving the accuracy of auxiliary fields, and named it as the MOM method. Because it introduces zeros into the diagonal elements of coefficient matrix of the FEM total equation, a pivoting procedure applied to the symmetrical band matrix makes the numerical solution far less efficient. The MOM method was devised mainly for the inversion analysis, in which partial derivatives of both electric and magnetic fields with respect to model parameters are required. In the case of forward modeling, however, we do not have to resort to the MOM method; there is no need of modifying the coefficient matrix, and the auxiliary fields can be elicited from the regular FEM solution. The computational efficiency of the MOM method, however, can be greatly improved through a sophisticated rearrangement of the total equation.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.15
no.6
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pp.118-126
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2011
The objective of this paper is to study the structural behavior of Composite Basement Wall (CBW) according to shear span-to-depth ratio through an experiment and predict the nonlinear behavior of CBW by using ADINA program widely has been being used for FE analysis. Especially, this study focuses on the part of CBW in which the Reinforced Concrete (RC) is under compression stress; At the region of CBW around each floor, RC part stresses by compressive force when lateral press by soil acts on the wall. The contact condition between RC wall and steel (H-Pile) including stud connector is main factor in the analysis since it governs overall structural behavior. In order to understand the structural behavior of CBW whose RC part is under compressive stress, an experimental work and finite element analysis were performed. Main parameter in the test is shear span-to-depth ratio. For simplicity in analysis, reinforcements were not modeled as a seperated element but idealized as smeared to concrete. All elements were modeled to have bi-linear relation of material properties. Three type of contact conditions such as All Generate Option (AGO), Same Element Group Option with Tie(SEGO-T) and Same Element Group Option with Not tie(SEGO-NT) were considered in the analysis. For each analysis, the stress flow and concentration were reviewed and analysis result was compared to test one. From the test result, CBW represented ductile behavior by contribution of steel member even if it had short shear span-to-depth ration which is close to "1". The global composite behavior of CBW whose concrete wall was under compressive stress could be predicted by using contact element in ADINA program. Especially, the modeling by using AGO and SEGO-T showed more close relation on comparing with test result.
Kim, Eunyoung;Kim, Boyoung;Kang, Jun Won;Lee, Hongpyo
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.34
no.3
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pp.167-174
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2021
Recent investigation into the integrity of nuclear containment buildings has highlighted the importance of developing an elaborate diagnostic method to evaluate the distribution and size of cavities inside concrete walls. As part of developing such a method, this paper presents a finite element approach to modeling elastic waves propagating in the containment building walls of a nuclear power plant. We introduce a perfectly matched layer (PML) wave-absorbing boundary to limit the large-scale nuclear containment wall to the region of interest. The formulation results in a semi-discrete form with symmetric damping and stiffness matrices. The transient elastic wave equations for a mixed unsplit-field PML were solved for displacement and stresses in the time domain. Numerical results show that the sensitivity of displacement, velocity, acceleration, and stresses is large depending on the size and location of the cavity. The dynamic response of the wall slightly differs depending on the existence of the containment liner plate. The results of this study can be applied to a full-waveform inversion approach for characterizing cavities inside a containment wall.
Lim, Hyoung Jun;Choi, Ho-Il;Lee, Min-Jung;Yun, Gun Jin
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.34
no.1
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pp.51-58
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2021
In this paper, a multi-scale finite element (FE) modeling methodology for three-dimensional (3D) needle-punched (NP) C/SiC with a complex microstructure is presented. The variations of the material properties induced by the needle-punching process and complex geometrical features could pose challenges when estimating the material behavior. For considering these features of composites, a 3D microscopic FE approach is introduced based on micro-CT technology to produce a 3D high fidelity FE model. The image processing techniques of micro-CT are utilized to generate discrete-gray images and reconstruct the high fidelity model. Furthermore, a subcell modeling technique is developed for the 3D NP C/SiC based on the high fidelity FE model to expand to the macro-scale structural problem. A numerical homogenization approach under periodic boundary conditions (PBCs) is employed to estimate the equivalent behavior of the high fidelity model and effective properties of subcell components, considering geometry continuity effects. For verification, proposed models compare excellently with experimental results for the mechanical behavior of tensile, shear, and bending under static loading conditions.
Park, Sang Hyun;Kim, Young Chul;Kim, Myung Soo;Baek, Tae Hyun
Asia-pacific Journal of Multimedia Services Convergent with Art, Humanities, and Sociology
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v.7
no.2
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pp.437-444
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2017
Stress concentrations around discontinuities, such as a hole in cross section of a structural member, have great importance because the most materials failure around the region may be occurred. Stress on the point applied by concentrated load reaches much larger value than the average stress in structural member. In this paper, stress analysis was performed for the plate with a partial through-hole to find the difference of the principal stress distribution. The difference between maximum principal stress and minimum principal stress in photoelasticity is equal to the value obtained by multiplying the isochromatic fringe order by the fringe constant of the material divided by the distance through which the light passes, that is, the thickness of the specimen. Since the difference of principal stress is proportional to the photoelastic fringe order, the distribution of the principal stress difference by the finite element analysis can be compared with the photoelasticity experimental result. ANSYS Workbench, that is the finite element software, is used to compute the differences of principal stresses at the specific points on the measured lines. The computation values obtained by ANSYS are compared with the experimental measurements by photoelasticity, and two results are comparable to each other. In addition, the stress concentration factor is obtained using the stress distribution analyzed from the variation of hole depth. Stress concentration factor is increasing, as the depth of hole increase.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.29
no.7
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pp.950-957
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2023
For safe mooring and towing between the ship and port, the equipment must be designed in accordance with the relevant international regulations. However, some small shipyards and engineering companies often do not fully comprehend the core contents. Therefore, the international regulations regarding towing and mooring equipment are reviewed and the bollard and chock are newly developed based on the Mooring Equipment Guideline 4 (MEG4) standards. A bollard is a mooring equipment used to fix a mooring rope to the hull. It has two columns and is mostly used in a figure eight pattern knots under the mooring condition. The chock, which is used to change the mooring rope direction coming into the ship from outside, is manufactured using a casting with curvature. The two mooring equipment are widely used in the stern, bow, and mid-side. Owing to the increase in the size of container vessels and LNG ships, the mooring rope load has increased and the safe working load of the mooring equipment must be revised. This study summarizes and examines the results of the allowable stress method obtained using finite element analysis modelling. To consider the mesh size effect, a reasonable criteria was suggested by referring the existing class guidance. Additionally, the safe working load was verified through nonlinear collapse analysis, and the elastic region against load increments was confirmed. Furthermore, the proposed evaluation method can be used to develop similar equipment in the near future.
In this study, we explore the use of ground penetrating radar (GPR) for the nondestructive survey of subsurface conduits, focusing on the challenges posed by multichannel environments. A key concern is the shadow regions created by conduits, which significantly impact survey results. The shadow regions, which are influenced by conduit position and diameter, hinder signal propagation, thereby making detection within these regions challenging. Using finite-difference time-domain numerical analysis, we examined the characteristics of conduit signals, which typically manifest in hyperbolic patterns. Particularly, we investigated three conduit arrangements: horizontal, vertical, and diagonal. Automatic gain control was applied to amplify the signals, enabling the analysis of variations in shadow regions and signal characteristics for each arrangement. In the horizontal arrangement, the proximity of the two conduits resulted in the emergence of a new hyperbolic pattern between the existing conduits. In the vertical arrangement, the lower conduit could be detected using hyperbolic signals on either side, but the detection was challenging when the upper conduit diameter exceeded that of the lower conduit. In the diagonal arrangement, signal characteristics varied based on the position of shadow regions relative to the detection range of the equipment. Asymmetrical signal patterns were observed when the shadow regions fell within the detection range, whereas the signals of the two conduits were minimally impacted when the shadow regions were outside the detection range. This study provides vital insights into accurately detecting and characterizing subsurface multichannel conduits using GPR-a significant contribution to the field of subsurface exploration and management.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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