Idea of using piezoelectric materials with flexible structures made of rubber-like materials is quite novel. In this study a non-linear finite element model based on updated Lagrangian (UL) approach has been developed for dynamic response and its control of rubber-elastic material with surface-bonded PVDF patches/layers. A compressible stain energy density function has been used for the modeling of the rubber component. The results obtained are compared with available analytical solutions and other published results in some cases. Some results are reported as new results which will be useful for future references since the number of published results is not sufficient.
The vibration characteristic of tire is heavily related to the noise and comfort on driving. Therefore, in this paper, we investigate modal charateristic of non-pneumatic tires with Honeycomb spokes. The modal analysis of non-pneumatic tire is investigated for geometric of non-pneumatic tire(NPT) which is designed according to the cell angle of honeycomb cell. Investigation of natural frequencies and mode shapes of non-pneumatic tire are compared regular type NPT with auxetic type NPT. The analysis is based on the finite element method and used ABAQUS program which is able to analyze of non-linear. The material of NPT is used for the Ogden energy model which is model of hyperelastic material. As a result, natural frequencies and mode shapes of non-pneumatic tires with honeycomb spokes are affected by the angle of honeycomb cell.
Flexible forming process for sheet material using reconfigurable die is introduced based on numerical simulation. In general, this flexible forming process using the reconfigurable die has been utilized for manufacturing of curved thick plates used for hull structures, architectural structures and so on. In this study, numerical simulation of sheet metal forming process is carried out by using flexible dies model instead of conventional matched die set. The numerical simulation and experimental verification for sheet metal forming process using a flexible forming machine that is more suitable for thick plate forming process are carried out to confirm the appropriateness of the simulation process. As an elastic cushion, urethane pads are utilized using hyperelastic material model in the simulation for smoothing the forming surface which is discrete due to characteristics of the flexile die. In the flexible forming process for sheet metal, effect of a blank holder is also investigated according to blank holding methods. Formability in view of occurrence of dimples is compared with regard to the various punch sizes. Consequently, it is confirmed that the flexible forming for sheet material using urethane pad has enough capability and feasibility for manufacturing of smoothly curved surface instead of conventional die forming method.
Fadodun, Odunayo O.;Borokinni, Adebowale S.;Layeni, Olawanle P.;Akinola, Adegbola P.
Wind and Structures
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제25권1호
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pp.25-38
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2017
This study investigates the dynamic analysis of a transversely isotropic thin plate. The plate is made of hyperelastic John's material and its constitutive law is obtained by taken the Frechect derivative of the highlighted energy function with respect to the geometry of deformation. The three-dimensional equation governing the motion of the plate is expressed in terms of first Piola-Kirchhoff's stress tensor. In the reduction to an equivalent two-dimensional plate equation, the obtained model generalizes the classical plate equation of motion. It is obtained that the plate under consideration exhibits harmonic force within its planes whereas this force varnishes in the classical plate model. The presence of harmonic forces within the planes of the considered plate increases the natural and resonance frequencies of the plate in free and forced vibrations respectively. Further, the parameter characterizing the transversely isotropic structure of the plate is observed to increase the plate flexural rigidity which in turn increases both the natural and resonance frequencies. Finally, this study reinforces the view that non-classical models of problems in elasticity provide ample opportunity to reveal important phenomena which classical models often fail to apprehend.
To analyze biomechanical effects of various types of menisectomy in the knee joint, the contact area and pressure distribution of intact the knee joint and the operated by various menisectomies were studied by using finite element method their results are compared with each other. In this study, the femur, the tibia, the articular cartilage and the menisci were three dimensionally reconstructed using MR Images of healthy knee joint in full extension of 26 years old male. Also, three dimensional finite element model of the knee joint was constructed including the models of ligaments and tendons on the reconstructed three dimensional model. Bones were considered to be rigid, articular cartilage and menisci were considered as homogeneous, isotropic and linearly elastic materials and ligaments and tendons were modeled as hyperelastic materials. Based on the results, the effects of various types of menisectomy on the knee joints are clearly elucidated.
In this paper, the deformed shape, the contact forces and the load-displacement curves of the real hollow gasket made of silicon rubber are analyzed using a commercial finite element program MARC. In the numerical analysis, the silicon rubber is assumed to have the properties of the geometric and material nonlinearity and the incompressibility, and the hyperelastic constitutive relations of that material are represented by the generalized Mooney-Rivlin and Ogden models. The outer frictional contact between the hollow gasket and the groove of rigid container and the inner self-contact of the hollow gasket are taken into account in the course of numerical computation. Experiments are also performed to obtain the material data for numerical computation and to show the validity of the mechanical deformation of the hollow gasket, resulting in good agreements between them.
인체의 근육, 힘줄, 피부와 혈관 등은 일상생활 속에서 다양한 손상을 입는 경우가 많으므로 관심을 갖고 연구해야할 주제이다. 인체의 윤상인대의 역학적 특성을 얻기 위해서는 부족한 실험 자료를 감안하고서도 대변형뿐만 아니라 이방성 및 압축성까지 고려해야 하는 어려움이 있다. 본 연구에서는 섬유강화재료 모델을 사용하여 초탄성 재료 모델을 사용하고, 모재, 섬유 및 모재와 섬유와의 상관관계를 포함하는 에너지 함수를 도입하여 실험값과 비교하여 보았다. 윤상인대의 내부에서 2종류의 섬유는 일정한 각도를 갖고 있다고 가정하였다. 섬유강화재료 모델을 사용함에 있어서 모재에 대한 두 종류의 다른 에너지 함수를 대입하여 Neo-Hookean 재료를 사용하여 계산한 결과 및 기존에 알려진 실험결과와 비교하였으며 본 연구에서 제시된 모재에 관한 에너지 함수의 타당성을 보였다.
This paper presents the shape optimization process for the automotive wheel bearing seal lip using the finite element method and the response surface method. First, to predict performance of the bearing seal lip, we used the non-linear finite element analysis. And then, we compared the analysis results with the test results to verify the finite element model. The objective function in optimizing process was obtained from results of the mud slurry test, which is one of many tests for evaluating performance of wheel bearing. After the mud slurry test for the four models which have the similar cross-sectional shape, we measured the wear area of the seal lip and the moisture content in grease. The objective function has been chosen by comparing the results of mud slurry test and characteristics of seal lip, such as contact force, contact area, contact pressure, and interference. Finally, within limited design parameters, we suggested the optimized shape of seal lip, which is expected to improve the wear and the sealing effect of it.
In this study, we investigate the mechanical behavior of each skin layer, in terms of the nominal stress-strain curve by uniaxial tensile tests using specimens of porcine skin in two forms: dermis containing epidermis, and all three layers. All tests were performed under cyclic loading at the constant strain rate of 10-3 s-1 at ambient temperature. To measure the precise initial cross-sectional areas of each layer, the thickness of each skin layer was quantified by counting the number of pixels on the photo-image using image-processing software. In the tensile test, force-strain curves of the total skin and dermis with epidermis were obtained. Subsequently, a rule of mixtures was applied to determine the nonlinear mechanical properties of the hypodermis layer. In conclusion, we could define the uniaxial tensile behavior of the hypodermis, and additionally predict the weight effect of the dermis and hypodermis layers in the tensile test.
An automatic mooring system for a ship consists of a vacuum suction pad and a mechanical part, enabling quick and safe mooring of a ship. In the development of a mooring system, the design of a vacuum suction pad is a key to secure enough mooring forces and achieve stable operation of a mooring system. In the vacuum suction pad, properly designing its rubber seal determines the performance of the suction pad. Therefore, it is necessary to appropriately design the rubber seal for maintaining a high-vacuum condition inside the pad as well as achieving its mechanical robustness for long-time use. Finite element analysis for the design of the rubber seal requires the use of an appropriate strain energy function model to accurately simulate mechanical behavior of the rubber seal material. In this study, we conducted simple uniaxial tensile testing of Chloroprene Rubber (CR) to explore the strain energy function model best-fitted to its experimentally measured engineering strain-stress curves depending on various temperature environments. This study elucidates the temperature-dependent mechanical behaviors of CR and will be foundational to design rubber seal for an automatic mooring system under various temperature conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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