Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.24
no.3
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pp.329-335
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2011
The finite element method (FEM) has been used for various fields like mathematics and engineering. However, the FEM has a difficulty in describing the geometric shape exactly due to its property of piecewise linear discretization. Recently, however, a so-called isogeometric analysis method that uses the non-uniform rational B-spline(NURBS) basis function has been developed. The NURBS can be used to describe the geometry exactly and play a role of basis functions for the response analysis. Nevertheless, constructing the NURBS basis functions in analysis is as costly as a meshing process in the FEM. Since the isogeometric method shares geometric data with CAD, it is possible to intactly import the model data from commercial CAD tools. In this paper, we use the Rhinoceros 3D software to create CAD models and export in the form of STEP file. The information of knot vectors and control points in the NURBS is utilized in the isogeometric analysis. Through some numerical examples, the accuracy of isogeometric method is compared with that of FEM. Also, the efficiency of the isogeometric method that includes the CAD and CAE in a unified framework is verified.
Song, Young Hun;Song, Myung Jun;Jung, Min Hyung;Park, Yung Ho
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.37
no.1
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pp.83-91
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2017
In case of estimation of settlement for the piled-raft foundation, it is necessary to consider interaction among raft, piles and soil. But, simple analytic methods usually are not applicable to considering this complicated interaction. In this study, a computer-based approximate analytic method, HDPR, was developed in consideration of above mentioned interaction in order to analysis of settlement for the piled-raft foundation. The finite element method was applied to raft analysis by means of the Mindlin plate theory, and soil and piles were modeled as springs which were connected with their raft. The linear spring which can consider multi layered soil and the non-linear spring were applied to soil springs and pile springs, respectively. The raft-piles-soil interaction was reflected to each spring. In order to verify the developed analytic method, it was compared and analyzed with 3D FEM analysis, existing approximate analytic method and site monitoring data. As a result, the developed analytic method showed reasonable results of settlement estimations of raft and piles for each case. From a practical point of view, it is confirmed that this analytic method is able to apply for analysis and design of the piled-raft foundation.
Kim, Jin-Il;Ha, Su-Bok;Sung, Dae-Jung;Kim, Mun-Young;Shin, Hyun-Mock
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.24
no.6
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pp.655-662
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2011
For analyzing seismic performance of long-span bridge for multi-support excitation and preparing technically and efficiently for a variety of design demands, the new module on multiple excitation was built in a reliable non-linear analysis program(RCAHEST) by using Influence Line Method, and the study on structures was performed previously. Also, the result of the analysis through RCAHEST was compared and verified with commercial finite element analysis program SAP2000 by using the feature of Multi-Support Excitation. From these results, nonlinear time history analysis considering multi-support excitation was studied after designing FE model of Incheon cable-stayed bridge. It was proved that the maximum response of horizontal displacement decreased as the time delay was increasing at all nodes of bridge. And then the serviceability of analysis model was evaluated by performing ultimate analysis under changes in maximum acceleration of seismic load data.
This paper presents the optimized design of O-rings with a rectangular groove and dovetails, which are strongly related on the sealing performance of LPG filling unit. The computed results on the optimal design are analyzed by non-linear MARC finite element program with Taguchi method. O-rings with 4 different groove models are analyzed for 3 different elastomeric materials. The design parameters are given to polymer materials, groove depth, groove width, and diameter of O-rings. The FEM computed results showed that the affection ratios of O-ring diameter and material property are the most influential parameter among the groove width, groove depth, and compression ratio. Thus, this paper recommends model III for a rectangular groove and model IV for a dovetail groove with a given gas supply pressure of 1.764 MPa.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.13
no.2
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pp.253-265
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1993
This paper presents a numerical method for implementing a nonlinear constitutive material model developed by Lade, into a finite element computer program. The techniques used are based on the displacement method for the solution of axial symmetric and plane strain nonlinear boundary value problems. Laboratory behaviour of Baekma river sand(#40-60) is used to illustrate the determination of the parameters and verification of the model. Computer procedure is developed to determine the material parameters for the nonlinear model from the raw laboratory test data. The model is verified by comparing its predictions with observed data used for the determination of the parameters and then with observed data not used for the determination. Three categories of tests are carried out in the back-prediction exercise; (1) A hydrostatic test including loading and unloading response, (2) Conventional triaxial drained compression tests at three different confining pressure and (3) A model strip footing test not including in the evaluation of material parameters. Pertinent observations are discussed based on the comparison of predicted response and experimental data.
Interior Permanent Magnet Synchronous motors (IPMSM) with concentrated winding are superior to distributed winding in the power density point of view. But it causes huge amount of eddy current losses on the permanent magnet. This paper presents the optimal permanent magnet V-shape on the rotor of an interior permanent magnet synchronous motor to reduce the core losses and improve the performance. Each eddy current loss on permanent magnet has been investigated in detail by using FEM (Finite Element Method) instead of equivalent magnetic circuit network method in order to consider saturation and non-linear magnetic property. Simulation-based design of experiment is also applied to avoid large number of analyses according to each design parameter and consider expected interactions among parameters. Consequently, the optimal design to reduce the core loss on the permanent magnet while maintaining or improving motor performance is proposed by an optimization algorithm using regression equation derived and lastly, it is verified by FEM.
Ma, Juan;Yue, Peng;Du, Wenyi;Dai, Changping;Wriggers, Peter
Structural Engineering and Mechanics
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v.83
no.3
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pp.293-304
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2022
In this work, a novel reliability approach for combined high and low cycle fatigue (CCF) estimation is developed by combining active learning strategy with least squares support vector machines (LS-SVM) (named as ALS-SVM) surrogate model to address the multi-resources uncertainties, including working loads, material properties and model itself. Initially, a new active learner function combining LS-SVM approach with Monte Carlo simulation (MCS) is presented to improve computational efficiency with fewer calls to the performance function. To consider the uncertainty of surrogate model at candidate sample points, the learning function employs k-fold cross validation method and introduces the predicted variance to sequentially select sampling. Following that, low cycle fatigue (LCF) loads and high cycle fatigue (HCF) loads are firstly estimated based on the training samples extracted from finite element (FE) simulations, and their simulated responses together with the sample points of model parameters in Coffin-Manson formula are selected as the MC samples to establish ALS-SVM model. In this analysis, the MC samples are substituted to predict the CCF reliability of turbine blades by using the built ALS-SVM model. Through the comparison of the two approaches, it is indicated that the reliability model by linear cumulative damage rule provides a non-conservative result compared with that by the proposed one. In addition, the results demonstrate that ALS-SVM is an effective analysis method holding high computational efficiency with small training samples to gain accurate fatigue reliability.
Samuel Park;Nakkyu Chae;Pilhyeon Ju;Seungjin Seo;Richard I. Foster;Sungyeol Choi
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.9
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pp.3950-3960
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2024
As a solution to the problem of spent nuclear fuels (SNFs), the disposal of SNF has gained attention from nations using nuclear energy because of hazards posed to the ecosystem. Among many proposed solutions, the most promising method is to dispose of SNF in a deep geological repository (DGR) which utilizes the multi-barrier concept developed by Finland and Sweden. Here, a new fully-coupled Thermal-Hydraulic (TH) code HADES (High-level rAdionuclide Disposal Evaluation Simulator) is developed using the MOOSE framework. This new code suggests basic numerical tools, such as a non-linear solver and finite element discretization, to assess the safety performance of disposal systems. The new TH code considered various TH behavior using Richards' flow approach, assuming gas pressure is constant. The HADES showed promising results when it was compared to various TH codes validated from DECOVAELX-THMC projects. When the single-canister model was utilized to estimate the TH behavior of the Korean Reference disposal System, although it showed significant saturation reduction due to the evaporation of water, the temperature was maintained under the thermal criteria limit, which is 100 ℃. In addition, the new code estimated temperature and degree of saturation of the multi-canisters model, considering two or three canisters, it showed a slightly lower temperature, 5 ℃, than the single-canister model. From these results, the following are concluded: (1) the new TH code contribute to an additional integrity by estimating TH behavior of KRS; (2) however, due to limitations in single-canister simulation, it is recommended to use multi-canisters simulation to estimate TH behavior accurately. Therefore, this model is anticipated not only to help licensing applications and estimation of various multi-physics phenomena and multi-canister at the disposal site.
Purpose: In this paper, we construct a detailed three-dimensional interface element using a three-dimensional analysis program, and evaluate the composite behavior stability of the connector by applying physical properties such as the characteristics of general members and those of reinforced members Method: The analytical model uses solid elements, including non-linear material behavior, to complete the modeling of beam structures, circular flanges, bolting systems, etc. to the same dimensions as the design drawing, with each member assembled into one composite behavior linkage. In order to more effectively control the uniformity and mesh generation of other element type contact surfaces, the partitioning was performed. Modeled with 50 carbon steel materials. Results: It shows the displacement, deformation, and stress state of each load stage by the contact adjoining part, load loading part, fixed end part, and vulnerable anticipated part by member, and after displacement, deformation, The effect of the stress distribution was verified and the validity of the design was verified. Conclusion: Therefore, if the design support of the micro pile is determined based on this result, it is possible to identify the Vulnerable Parts of the composite behavior connector and the degree of reinforcement.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.21
no.2
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pp.138-145
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2017
The purpose of this study is to establish a reasonable analytical method for the estimation of overall behavior characteristic from cracking to yielding of rebar and crushing of concrete and seismic performance of reinforced concrete shear wall with high-strength reinforcing bar. A total of 8 specimens of reinforced concrete walls which have constant aspect ratio and a variety of variables such as reinforcement ratio, reinforcement yielding strength, reinforcement details, concrete design strength, section shape and whether lateral restraint hoop were selected and the analysis was performed by using a non-linear finite element analysis program (RCAHEST) applying the proposed constitutive equation by the authors. The mean and coefficient of variation for maximum load from the experiment and analysis results was predicted 1.04 and 8%. The mean and coefficient of variation for displacement corresponding maximum load from the experiment and analysis results was predicted 1.17 and 19% respectively. The analytical results were predicted relatively well the fracture mode and the overall behavior until fracture for all specimens. These results are expected to be used as basic data for application of high-strength reinforcing bar to design codes in the future.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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