The metal fastening method is the new technology to repair cracks in the casting material using specially designed reverse screws. In this study, we conduct the finite element analysis to analyze the pulling force characteristic of a reverse screw, the core component of the metal fastening method, with respect to the change of the applying torque, frictional coefficient and front screw angle. The simplified analysis model with single screw pitch is proposed for convergency of the non-linear contact analysis. As a results, the pulling force of a reverse screw increase in proportion to the applying torque but exponentially decrease according to frictional coefficient. And also we can find the optimum front screw angle with the largest pulling force is $20^{\circ}$.
The main source of transverse vibration of a conveyor belt is frictional contact between pulley and belt. Also, environmental characteristics such as natural dampers and springs affect natural frequencies, stability and bifurcation points of system. These phenomena can be modeled by a small velocity fluctuation about mean velocity. Also, viscoelastic foundation can be modeled as the dampers and springs with continuous characteristics. In this study, non-linear vibration of a conveyor belt supported partially by a distributed viscoelastic foundation is investigated. Perturbation method is applied to obtain a closed form analytic solutions. Finally, numerical simulations are presented to show stiffness, damping coefficient, foundation length, non-linearity and mean velocity effects on location of bifurcation points, natural frequencies and stability of solutions.
고무 성분에 대한 대변형 및 강성은 비선형 및 대변형의 해석 결과로 나타낼 수 있다. 또한 고무는 Mooney-Rivlin의 모델로서 적용되고 고무들 사이에서 자기 접촉이 성립되어지는데 강성체 및 고무 사이에서는 마찰력이 있게 된다. 본 연구에서 사용된 비선형 시뮬레이션 해석은 여러 가지의 고무 성분들의 설계, 분석 그리고 개발에 널리 사용될 수 있다. 이러한 방법을 이용하면 새로운 고무 제품을 개발하는데 있어서 시간과 비용을 절감할 수 있을 것으로 보인다. 고무 성분들의 분석은 특이한 재료의 모델링과 비선형 유한 요소 해석을 요하는데 금속 부품들에 대하여 해석하는 프로그램들과는 완전히 다르다. 본 연구의 목적은 대변형 및 비선형의 고무 부품을 해석하는데 있다.
Large deflection dynamic responses of laminated composite cylindrical shells under impact are analyzed by the geometrically nonlinear finite element method based on a generalized Sander's shell theory with the first order transverse shear deformation and the von-Karman large deflection assumption. A modified indentation law with inelastic indentation is employed for the contact force. The nonlinear finite element equations of motion of shell and an impactor along with the contact laws are solved numerically using Newmark's time marching integration scheme in conjunction with Akay type successive iteration in each step. The ply failure region of the laminated shell is estimated using the Tsai- Wu quadratic interaction criteria. Numerical results, including the contact force histories, deflections and strains are presented and compared with the ones by linear analysis. The effect of the radius of curvature on the composite shell behaviors is investigated and discussed.
In this paper, the contact stress and strain distributions in elastomer O-ring seals have been analyzed using a non-linear finite element method. The stress behavior of PTFE materials is assumed as Odgen model because the sealing clearance between the flange and the surface of the O-ring is not small and the sealing pressure of working fluids covers from the atmospheric pressure to high pressure of 15MPa. The contact normal force and stress in wavy O-rings in which is developed for this analysis are uniformly distributed along the flange and the wall of the rectangular groove. And the normal sealing forces are also kept high compared to other contact sealing models such as the conventional O-ring and X-ring, Thus, the FEM computed results indicate that the sealing characteristic of wavy O-rings is food compared with other contact seals.
It is very difficult to analyze the dynamic characteristic because railway vehicle is a very complex system which are connected various mass element with railway vehicle system. To realize and analyze actual phenomenon has restriction that usual commercial software calculates creep force under creep theory about wheel-rail contact mechanism as basic analyzing, and approach about contact point are based on two dimensional non-linear contact theory and simplified Hertzian contact which considers just displacement change on the YZ plain. Therefore, to solve these problems there should be a new approach difference with existing one. In this research, a new algorithm for finding wheel-rail contact position, calculation method of contact force and applied force will be presented.
A roller compacted concrete (RCC) dam should be analyzed under seismic ground motions for different conditions such as empty reservoir and full reservoir conditions. This study presents three-dimensional earthquake response and performance of a RCC dam considering materially non-linearity. For this purpose, Cine RCC dam constructed in Aydın, Turkey, is selected in applications. The three-dimensional finite element model of Cine RCC dam is obtained using ANSYS software. The Drucker-Prager material model is considered in the materially nonlinear time history analyses for concrete and foundation rock. Furthermore, hydrodynamic effect was investigated in linear and non-linear dynamic analyses. Researchers observe that how the tensile and compressive stresses change by hydrodynamic pressure effect. The hydrodynamic pressure of the reservoir water is modeled with the fluid finite elements based on the Lagrangian approach. In this study, dam body and foundation are modeled with welded contact. The displacements and principle stress components obtained from the linear and non-linear analyses with and without reservoir water are compared each other. Principle stresses during earthquake were obtained at the most critical point in the upstream face of dam body. Besides, the change of displacements and stresses by crest length were investigated. Moreover demand-capacity ratio criteria were also studied under linear dynamic and nonlinear analysis. Earthquake performance analyses were carried out for different cases and evaluated. According to linear and nonlinear analysis, hydrodynamic water effect is obvious in full reservoir situation. On the other hand, higher tensile stresses were observed in linear analyses and then non-linear analyses were performed and compared with each other.
Bae, Jaehoon;Jang, Arum;Park, Min Jae;Lee, Jonghoon;Ju, Young K.
Steel and Composite Structures
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제43권4호
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pp.501-509
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2022
Cracks are common defects in concrete structures. Thus far, crack inspection has been manually performed using the contact inspection method. This manpower-dependent method inevitably increases the cost and work hours. Various non-contact studies have been conducted to overcome such difficulties. However, previous studies have focused on developing a methodology for non-contact inspection or local quantitative detection of crack width or length on concrete surfaces. However, crack depth can affect the safety of concrete structures. In particular, although macrocrack depth is structurally fatal, it is difficult to find it with the existing method. Therefore, an experimental investigation based on non-contact infrared thermography and multivariate machine learning was performed in this study to estimate the hidden macrocrack depth. To consider practical applications for inspection, an experiment was conducted that considered the simulated piloting of an unmanned aerial vehicle equipped with infrared thermography equipment. The crack depths (10-60 mm) were comparatively evaluated using linear regression, gradient boosting, and random forest (AI regression methods).
The contact roll is often used to regulate the winding tension as well as the entrained air in a wound roll by adjusting the contact force to the winding roll. But the contact force generated by other rolls, like assistant nip rolls, in a winding(or roll changing) process may act as disturbance to the control of the winding tension. In this paper, the mechanism of a roll change process is analysed. Ana, the behavior of the contact and the nip rolls are mathematically modeled. A nonlinear PID(NPID) controller is designed to control the winding tension and to reject the effect of disturbance generated by the nip roll on the winding tension variation. Computer simulation study showed that the performance of the suggested NPID controller is improved compared with that of the PID controller in controlling the winding tension and in rejecting the effect of the disturbance.
The contact roll is often used to regulate the winding tension as well as the entrained air in a wound roli by adjusting the contact force to the winding roll. But the contact force generated by other rolls, like assistant nip rolls, in a winding(or roll changing) process may act as disturbance to the control of the winding tension. In this paper, the mechanism of a roll change process is analyzed. And, the behavior of the contact and the assistant nip rolls are mathematically modeled. A nonlinear PID(NPID) controller is designed to control the winding tension and to reject the effect of disturbance generated by the assistant nip roll on the winding tension variation. Computer simulation study showed that the performance of the suggested NPID controller is improved compared with that of the PID controller in con trolling the winding tension and in rejecting the effect of the disturbance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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