In this paper, an extended finite element method is proposed to analyze both geometric and material non-linear behavior of general Functionally Graded Material (FGM) plate-shell type structures. A user defined subroutine (UMAT) is developed and implemented in Abaqus/Standard to study the elastoplastic behavior of the ceramic particle-reinforced metal-matrix FGM plates-shells. The standard quadrilateral 4-nodes shell element with three rotational and three translational degrees of freedom per node, S4, is extended in the present study, to deal with elasto-plastic analysis of geometrically non-linear FGM plate-shell structures. The elastoplastic material properties are assumed to vary smoothly through the thickness of the plate-shell type structures. The nonlinear approach is based on Mori-Tanaka model to underline micromechanics and locally determine the effective FGM properties and self-consistent method of Suquet for the homogenization of the stress-field. The elasto-plastic behavior of the ceramic/metal FGM is assumed to follow Ludwik hardening law. An incremental formulation of the elasto-plastic constitutive relation is developed to predict the tangent operator. In order to to highlight the effectiveness and the accuracy of the present finite element procedure, numerical examples of geometrically non-linear elastoplastic functionally graded plates and shells are presented. The effects of the geometrical parameters and the volume fraction index on nonlinear responses are performed.
In this paper, finite element method is applied for the numerical analysis of wave height distribution. The mild-slope equation is used as the basic equation. The key of this model is to impose the effect of nonlinear waves. Numerical results are presented and agreed well with the results from experimental measurements and other numerical analysis. The present method to determine wave height distribution can be broadly utilized for the analysis of new harbor and port designs in the future.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.55
no.6
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pp.306-313
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2006
A three dimensional adaptive finite element refinement algorithm is developed for non-linear magnetostatic field problems. In the method, the edge elements are used for finite element formulation, and the local error in each element is estimated from the fact that the tangential components of magnetic field intensity and the normal components of magnetic flux density should be continuous at the interface of the two adjacent elements. Based on the estimated error, the elements which have big error are divided into several elements using bisection method. The effectiveness of the developed algorithm is proved through numerical examples.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2005.05a
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pp.258-263
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2005
The nearest variety of the industrial world requires using the high precision and resolution positioning technology to do a semi-conductor, information field , and measurement field. It is especially important for the positioning technology that makes up a proper controller, is affected by the minimal heat and vibration, and can control a structurally generated non-linear friction factor to determine the efficiency of the system. The paper is to analyze the vibration characteristic according to the speed of linear motor and grasp the dynamic characteristic through the modal test and show the verification of the experimental result and design parameters by using FEM(Finite Element Method). Also, it shows the optimum standard analyzed the acceleration patterns of the moving part that lead to the vibration source in linear motor. It presents the analyzed dynamic of linear motor in compliance with a change of the non-linear factor.
The effect of static preload on the dynamic properties of rubber materials is rather important, especially when good isolation characteristics are required at high frequencies. However, there are still few papers for dynamic characteristics of compressed rubber components. It was demonstrated in reference (4) that for bonded rubber material of a cylindrical shape, a simplified theory equation between linear dynamic and nonlinear static behavior of rubber material was useful to predict their combined effects. This paper presents the second part of the study. It is confirmed that for the compressed rubber material, the stress can be factored into a function of frequency and a function of strain(stretch). The finite element methodis applied to analyze non-linear large deformation of rubber material and its results are compared with those of a simplified theory equation. The predicted dynamic material properties based on non-linear static finite element analyses have a good agreement of experimental results and those based on simplified theory equation.
This paper focuses on post-buckling analysis of functionally graded Timoshenko beam subjected to thermal loading by using the total Lagrangian Timoshenko beam element approximation. Material properties of the beam change in the thickness direction according to a power-law function. The beam is clamped at both ends. The considered highly non-linear problem is solved by using incremental displacement-based finite element method in conjunction with Newton-Raphson iteration method. As far as the authors know, there is no study on the post-buckling analysis of functionally graded Timoshenko beams under thermal loading considering full geometric non-linearity investigated by using finite element method. The convergence studies are made and the obtained results are compared with the published results. In the study, with the effects of material gradient property and thermal load, the relationships between deflections, end constraint forces, thermal buckling configuration and stress distributions through the thickness of the beams are illustrated in detail in post-buckling case.
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2005.03a
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pp.633-640
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2005
Most existing methods for the footing settlement estimation are for either isolated or strip footings. No sufficient details are available for settlement calculation of footings with different shapes and multiple footing conditions, which are commonly adopted in actual construction projects. In this paper, estimation of footing settlements for various footing conditions of different shapes and multiple conditions is investigated based on Schmertmann's method with focus on values of the strain influence factor $I_z$. In order to examine the effect of multiple footing conditions, field plate load tests are performed in sands using single and double plates. 3D non-linear finite element analyses are also performed for various footing conditions with different footing shape and distance ratios. Results obtained in this study indicate that there are two significant components in the strain influence diagram that need to be taken into account for settlement estimation of rectangular and multiple footings: depth of $I_{zp}$ and depth of strain influence zone. Based on results from experimental and 3D non-linear finite element analyses, improved strain influence diagrams available for various footing conditions are proposed.
Park, Sang-Wook;Shin, Jeong-Woo;Lee, Mu-Hyoung;Kim, Tae-Uk
Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics
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v.23
no.1
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pp.24-29
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2015
In order to increase endurance flight efficiency of long endurance electric powered UAV, main wing of UAV should have high aspect ratio and low structural weight. Since a spar which consists of thin and slender structure for weight reduction can cause catastrophic failure during the flight, it is important to develop verification method of structural integrity of the spar with the light weight design. In this paper, process of structural analysis using non-linear finite element method was introduced for the verification of structural integrity of the spar. The static strength test of the spar was conducted to identify structural characteristic under the static load. Then, the experimental result of the spar was compared to the analytical result from the non-linear finite element analysis. It was found that the developed process of structural analysis could predict well the non-linear structural behavior of the spar under ultimate load.
A new incremental finite element model is developed to simulate the frictional contact of elastic bodies. The incremental convex programming method is exploited, in the framework of finite element approach, to recast the variational inequality principle of contact problem in a discretized form. The non-classical friction model of Oden and Pires is adopted, however, the friction effect is represented by an equivalent non-linear stiffness rather than additional constraints. Different parametric studies are worked out to address the versatility of the proposed model.
An improved finite element-transfer matrix method is applied to the transient analysis of plates with large displacement under various excitations. In the present method, the transfer of state vectors from left to right in a combined finite element-transfer matrix method is changed into the transfer of generally incremental stiffness equations of every section from left to right. Furthermore, in this method, the propagation of round-off errors occurring in recursive multiplications of transfer and point matrices is avoided. The Newmark-${\beta}$ method is employed for time integration and the modified Newton-Raphson method for equilibrium iteration in each time step. An ITNONDL-W program based on this method using the IBM-PC/AT microcomputer is developed. Finally numerical examples are presented to demonstrate the accuracy as well as the potential of the proposed method for dynamic large deflection analysis of plates with random boundaries under various excitations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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