A comprehensive study was provided to investigate the buckling behavior of the steel plates with and without through-thickness holes subjected to uniaxial compression using ABAQUS. The method was validated by the results reported in the literature. Using the critical stresses, the buckling coefficients ($K_c$) were calculated. The effects of inclusion of material nonlinearity, plate thickness (t), aspect ratio (AR), and initial imperfection on buckling resistance of the plate was studied. Besides, the effects of having the hole in the plate were also studied. The diameter of the hole was normalized by dividing by plate breadth and was given in the form of ${\alpha}$. Results showed that perforating one hole in the center of a plate increases the plate buckling resistance while the having two holes resulted in a decrease in the plate buckling resistance. The effects of hole eccentricity (Ecc) on the buckling resistance of the plate was studied. The position of the hole center was normalized by half of the plate breadth and length in X- and Y-directions, respectively. In this study, four cases of boundary conditions were considered, and the corresponding buckling behavior were studied combined with plate aspect ratio. It was observed that the boundary condition of the case I resulted in the highest buckling resistance. Finally, a comparison was made between the buckling behavior of the uniaxially and biaxially loaded plate. It was revealed that the buckling resistance of a biaxially loaded plate is lower half than half of that of the uniaxially loaded plate.
This paper aims to verify the feasibility of rubber rings to mitigate the shear concentration in perfobond connector (PBL) groups. Firstly, modified push-out tests for five specimens with four holes were conducted to investigate the effects of rubber rings on the shear mechanism of PBL groups. The test results showed that by employing rubber rings on partial holes, more shear forces were distributed to the holes without rubber rings. The rubber rings significantly improved the slip ability of the specimens, and the ductility of PBL groups is dependent on the number and thickness of rubber rings. Subsequently, three-dimensional numerical models were established and validated by the experimental results. According to the plastic strain distribution in concrete dowels, the action principle of rubber rings in PBL groups was explained. Furthermore, the parametric study was conducted to investigate the influential factors on shear distributions, including the width of steel plates, the hole spacing, the number of holes, the rubber ring thickness, and the positions of rubber rings. The parametric analysis results showed that the redistribution of shear forces is significantly affected by the rubber rings with the smallest thickness. By properly employing rubber rings in PBL groups, the shear forces of holes are more even. Finally, an analytical model for PBL groups with rubber rings was proposed to predict the shear distribution at the serviceability stage.
Two perforated plates are used to investigate local heat/mass transfer characteristics in an impingement/effusion cooling system. A naphthalene sublimation method is conducted to determine the local heat/mass transfer coefficients on the upward facing surface of the effusion plate. The two plates are placed in parallel position with gap distances of 1, 2, 4 and 6 times of effusion hole diameter. The effects of hole arrangements of the plates are studied for staggered, square, and hexagonal arrays. The experiments are conducted at Reynolds number of 10,000 based on the effusion hole diameter. The results show that the smaller hole size in the staggered array has the higher transfer coefficients on the stagnation region due to the formation of higher momentum flows through the impingement holes. In the square array, heat/mass transfer on the target plate is more uniform as the number of impingement holes increases. High and uniform heat/mass transfer coefficients are obtained in the hexagonal array.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.26
no.1
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pp.101-109
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2002
Two perforated plates are used to investigate local heat/mass transfer characteristics in an impingement/effusion cooling system. A naphthalene sublimation method is conducted to determine the local heat/mass transfer coefficients on the upward facing surface of the effusion plate. Two plates are placed in parallel position with gap distances of 1, 2, 4 and 6 times of effusion hole diameter. The effects of hole arrangements of the plates are studied fur staggered, square, and hexagonal arrays. The experiments are conducted at Reynolds number of 10,000 based on the effusion hole diameter. The results show that the smaller hole size in the staggered array has the higher transfer coefficients on the stagnation region due to the formation of higher momentum flows through the impingement holes. In the square array, heat/mass transfer on the target plate is more uniform as the number of impingement holes increases. High and uniform heat/mass transfer coefficients are obtained for the hexagonal array.
Kim, Kyunghan;Lee, Jaehoon;Park, Jongkweon;Jin, Sukwon;Choi, Wanhae;Lee, Hongjin
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.31
no.5
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pp.375-380
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2014
To enhance biocompatibility between the orthopedic implant stem and obsteoblast cells, bone-forming cells, micro-size holes are patterned in Ti plate surface. Initially, the house built laser power stabilization system is applied to the laser micro patterning machine to convince repeatable result. Various pulse widths are irradiated Ti plate and relationship between diameters of patterned holes and pulsed width is derived. Effect of multi pulse is observed and optimal pulse number is considered to avoid heat affected zone. After MG-63 osbeoblast cells are cultured, micro patterned Ti plates are compared with control plates. In SEM image, cells are well aligned and aggregation is observed in both 60, and $100{\mu}m$ patterned plates. Finally, free form surface stem model is prepared to test micro hole patterning.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2002.11a
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pp.345.1-345
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2002
This paper dealt with an experimental study on the hydroelastic vibration of clamped perforated rectangular plates submerged in water. The penetration of holes in the plates had a triangular pattern with P/D (pitch to diameter) 1.750, 2.125, 2.500, 3.000 and 3.750. The natural frequencies of the perforated plates in air were obtained by the analytical method based on the relation between the reference kinetic and maximum potential energies and compared with the experimental results. (omitted)
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.27
no.1
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pp.36-42
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2017
Helical gear excitation is transmitted to a gearbox through the shafts and bearings and the vibration of the gearbox radiates the noise in the air. Therefore gearbox modeling is essential to evaluate the gear noise. This work deals with vibration and acoustic analysis of a cylindrical shell-type gearbox with/without holes excited by helical gears and focuses on the development of the simple gearbox model. To do so, helical gears and bearing forces are calculated. Gearbox with/without holes is modeled by the aluminum end plates and PMMA cylindrical shell body. The vibration mode and the forced harmonic response were calculated by the commercial FE software and the end plate of the gearbox is more contributed to vibration than the body. Acoustic analysis was also conducted by the commercial acoustic software and a cylindrical shell type gearbox with/without holes has the similar vibro-acoustic characteristics.
The effect of Chitosan (CS), Carbon Nanotube (CNT) and hybrid (CS-CNT) fillers on the natural frequency of drilled composite plate is investigated by experimentally in this study. The numerical validation is also made with a program based on Finite Element Method (SolidWorks). Nine types filled and one neat composite plates are used in the study. The fillers ratios are 1% CS, 2% CS, 3% CS, 0.1% CNT, 0.2% CNT, 0.3% CNT, 1% CS+0.3% CNT, 2% CS+0.3% CNT, 3% CS+0.3% CNT. The specimens cut to certain sizes by water jet from the plates 400 mm × 400 mm in dimensions. Some of them are drilled in certain dimensions with drill. The natural frequency of each specimen is measured by the vibration test set up to determine the vibration characteristic. The vibration test set up includes an accelerometer, a current source power unit, a data acquisition card and a computer. A code is written in Matlab® program for the signal processing. The study are investigated and discussed in four main points to understand the effect of the fillers on the natural frequency of the composite plate. These are the effect of fillers contents and amounts, orientation angles of fibers, holes numbers and holes sizes. As results, the natural frequency of the plate with 1% CS and 0.1% CNT hybrid filler is lower than those of the plates with other fillers ratios for 45° orientation angle. Besides, in the composite plate with 0° orientation angle, the natural frequency increases with increasing the filler ratio. Moreover, the natural frequency increases until a certain hole number and then it decreases. Furthermore, the natural frequency is not affected until a certain hole diameter but then it decreases.
The aim of this study is to obtain the nonlinear and post-buckling responses of relatively thick functionally graded plates with oblique elliptical cutouts using a new semi-analytical approach. To model the oblique elliptical hole in a FGM plate, six plate-elements are used and the connection between these elements is provided by the well-known Penalty method. Therefore, the semi-analytical technique used in this paper is known as the plate assembly technique. In order to take into account for functionality of the material in a perforated plate, the volume fraction of the material constituents follows a simple power law distribution. Since the FGM perforated plates are relatively thick in this research, the structural model is assumed to be the first order shear deformation theory and Von-Karman's assumptions are used to incorporate geometric nonlinearity. The equilibrium equations for FGM plates containing elliptical holes are obtained by the principle of minimum of total potential energy. The obtained nonlinear equilibrium equations are solved numerically using the quadratic extrapolation technique. Various sets of boundary conditions for FGM plates and different cutout sizes and orientations are assumed here and their effects on nonlinear response of plates under compressive loads are examined.
Thin plates are the most common spatially stressed members in engineering structures that bear out-of-plane loads. Therefore, it is of great significance to study the deformation performance characteristics of thin plates for structural design. By constructing 12 basic displacement and deformation basis vectors of the four-node square thin plate element, a deformation decomposition method based on the complete orthogonal mechanical basis matrix is proposed in this paper. Based on the deformation decomposition method, the deformation properties of the thin plate can be quantitatively analyzed, and the areas dominated by each basic deformation can be visualized. In addition, the method can not only obtain more deformation information of the structure, but also identify macroscopic basic deformations, such as bending, shear and warping deformations. Finally, the deformation properties of the bidirectional thin plates with different sizes of central holes are analyzed, and the changing rules are obtained.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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