Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.8
no.4
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pp.1-7
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1998
This paper describes a meshless of element-free method based on fuzzy knowledge processing. To efficiently simulate complicated physical phenomena with dynmics and non-linear ploblem using computational mechanics, special method is required such as parallel processing or adaptive analysis techniques. However, the conventional finite element method is too complicated to be employed in the above cases. In order to reduce the above complexity of the conventional finite element analysis systms, the so called meshles finite elements as an input information have been stuided. Node is generated if its distance form existing node points is similar to the node spacing fuction at the point. The node spacing function is well controlled by the fuzzy knowledge processing Practical performances of the present system are demonstrated through several three-dimensional(3D) problems.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.12
no.4
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pp.681-690
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1999
본 논문에서는 요소를 사용하지 않은 수치해석기법인 무요소법 중에서 다중해상도(multi-resolution)특성이 내재되어 있는 Reproducing Kernel Particle Method (RKPM)의 이중스케일 분해기법을 사용하여 RKPM의 형상함수를 상단성분과 하단성분으로 분리하고 이를 3차원 선형탄성해석과정에 적용하여 von Mises 응력장의 상·하단성분을 유도하였다. 유도된 응력장의 상단성분을 이용하여 후처리과정을 거치지 않고도 응력의 고변화도 부위를 손쉽게 파악할 수 있는 기법을 개발하였으며 이를 이용한 효율적인 적응적 세분화기법의 적용가능성을 연구하였다. 대표적인 2차원 및 3차원 응력집중 문제에 적용하여 응력집중부위를 파악하고 간단한 적응적 세분화과정에 따른 절점추가를 통하여 해의 정도 향상을 파악해 본 결과, 본 연구에서 개발된 기법이 응력집중부위를 정확히 판정할 수 있었으며 효율적인 적응적 세분화기법의 유용한 도구로서 활용될 수 있음을 검증하였다.
In this paper, the effect of matrix cracks on the buckling of a hybrid laminated plate is investigated. The plate is composed of carbon nanotube reinforced functionally graded (CNTR-FG) layers and conventional fiber reinforced composite (FRC) layers. Different distributions of single walled carbon nanotubes (SWCNTs) through the thickness of layers are considered. The cracks are modeled as aligned slit cracks across the ply thickness and transverse to the laminate plane, and the distribution of cracks is assumed statistically homogeneous corresponding to an average crack density. The first-order shear deformation theory (FSDT) is employed to incorporate the effects of rotary inertia and transverse shear deformation, and the meshless kp-Ritz method is used to obtain the buckling solutions. Detailed parametric studies are conducted to investigate the effects of matrix crack density, CNTs distributions, CNT volume fraction, plate aspect ratio and plate length-to-thickness ratio, boundary conditions and number of layers on buckling behaviors of hybrid laminated plates containing CNTR-FG layers.
The Element-free Galerkin Method has become a very popular tool for the simulation of mechanical problems with moving boundaries. The internally applied Moving Least Squares interpolation uses in general Gaussian or cubic weighting functions and has compact support. Due to the approximative character of this interpolation the obtained shape functions do not fulfill the interpolation conditions, which causes additional numerical effort for the application of the boundary conditions. In this paper a new weighting function is presented, which was designed for meshless shape functions to fulfill these essential conditions with very high accuracy without any additional effort. Furthermore this interpolation gives much more stable results for varying size of the influence radius and for strongly distorted nodal arrangements than existing weighting function types.
In this study the stress analysis of orthotropic thin plate with arbitrary shapes for different boundary conditionsis investigated. Meshfreemethod is applied to static analysis of thin plates with various geometries based on the Kirchhoff classical plate theory. According to the meshfree method the domain of the plates are expressed through a set of nodes without using mesh. In this method, a set of nodes are defined in a standard rectangular domain, then via a third order map, these nodes are transferred to the main domain of the original geometry; therefore the analysis of the plates can be done. Herein, Meshless local Petrov-Galerkin (MLPG) as a meshfree numerical method is utilized. The MLS function in MLPG does not satisfy essential boundary conditions using Delta Kronecker. In the MLPG method, direct interpolation of the boundary conditions can be applied due to constructing node by node of the system equations. The detailed parametric study is conducted, focusing on the arbitrary geometries of the thin plates. Results show that the meshfree method provides better accuracy rather than finite element method. Also, it is found that trend of the figures have good agreement with relevant published papers.
This paper presents a topology optimization approach using element-free Galerkin method (EFGM) for the optimal design of compliant mechanisms with geometrically non-linearity. Meshless method has an advantage over the finite element method(FEM) because it is more capable of handling large deformation resulted from geometrical nonlinearity. Therefore, in this paper, EFGM is employed to discretize the governing equations and the bulk density field. The sensitivity analysis of the optimization problem is performed by incorporating the adjoint approach with the meshless method. The Lagrange multipliers method adjusted for imposition of both the concentrated and continuous essential boundary conditions in the EFGM is proposed in details. The optimization mathematical formulation is developed to convert the multi-criteria problem to an equivalent single-objective problem. The popularly applied interpolation scheme, solid isotropic material with penalization (SIMP), is used to indicate the dependence of material property upon on pseudo densities discretized to the integration points. A well studied numerical example has been applied to demonstrate the proposed approach works very well and the non-linear EFGM can obtain the better topologies than the linear EFGM to design large-displacement compliant mechanisms.
Zouhair Saffah;Mohammed Amdi;Abdelaziz Timesli;Badr Abou El Majd;Hassane Lahmam
Structural Engineering and Mechanics
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v.88
no.3
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pp.239-249
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2023
The Radial Point Interpolation Method (RPIM) has been proposed to overcome the difficulties associated with the use of the Radial Basis Functions (RBFs). The RPIM has the following properties: Simple implementation in terms of boundary conditions as in the Finite Element Method (FEM). A less expensive CPU time compared to other collocation meshless methods such as the Moving Least Square (MLS) collocation method. In this work, we propose an adaptive high-order numerical algorithm based on RPIM to simulate the thermoviscoplastic behavior of a material mixing observed in the Friction Stir Welding (FSW) process. The proposed adaptive meshfree RPIM algorithm adapts well to the geometric and physical data by choosing a good shape parameter with a good precision. Our numerical approach combines the RPIM and the Asymptotic Numerical Method (ANM). A numerical procedure is also proposed in this work to automatically determine an improved shape parameter for the RBFs. The efficiency of the proposed algorithm is analyzed in comparison with an iterative algorithm.
Propeller shall have high efficiency and improved aerodynamic characteristics to get the thru5t to fly at high speed for the Regional turboprop aircraft. That is way Clark-Y airfoil which is used to conventional turboprop aircraft propeller is selected as a blade airfoil. Adkins method is used for aerodynamic design and performance analysis with respect to the propeller design point. Adkins method is based on the vortex-blade element theory which design the propeller to satisfy the condition for minimum energy loss. propeller geometry is generated by varying chord length and pitch angle at design point of Regional turboprop aircraft. The propeller design results indicate that is evaluated to be properly constructed, through analysis of propeller aerodynamic characteristics using the Meshless method and MRF, SM method.
In this paper, local and global error estimates for the element-free Galerkin (EFG) method are proposed. The essence of proposed error estimates is to use the difference between the values of the projected stress and these given directly by the EFG solution. The stress projection can be obtained simply by taking product of shape function based on a different domain of influence with the stresses at nodes. In this study, it was found that the effectivity index is optimized if the domain of influence in stress projection procedure is the smallest that retains regularity of the matrices in EFG. Numerical tests are shown for various 1D and 2D examples illustrating the good effectiveness of the proposed error estimator in the global energy norm and in the local error estimates.
In this study, the failure behavior of composite material in the biaxial and off-axis loading is studied based on a computational micromechanical model. The model is developed so that the combination of mechanical and thermal loading conditions can be considered in the analysis. The modified generalized plane strain assumption of the theory of elasticity is used for formulation of the micromechanical modeling of the problem. A truly meshless method is employed to solve the governing equation and predict the distribution of micro-stresses in the selected RVE of composite. The fiber matrix interface is assumed to be perfect until the interface failure occurs. The biaxial and off-axis loading of the SiC/Ti and Kevlar/Epoxy composite is studied. The failure envelopes of SiC/Ti and Kevlar/Epoxy composite in off-axis loading, biaxial transverse-transverse and axial-transverse loading are predicted based on the micromechanical approach. Various failure criteria are considered for fiber, matrix and fiber-matrix interface. Comparison of results with the available results in the litreture shows excellent agreement with experimental studies.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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