Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제7권1호
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pp.49-63
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1983
Coupled transverse shaft vibrations have become the target of great concern in high powered ships such as container ships. Due to increasing ship's dimensions and high propulsive power, resonance frequencies of the propeller shaft system tend to decrease and can appear in some cases within the operating speed range of engine. In this connection, the coupled free transverse vibrations of shaft system in two planes are theoretically investigated. This shaft system carries a number of discs and is flexibly supported by a number of bearing stiffness are considered for the calculation. Transfer matrix method is applied to calculate the shaft responses in both planes. A digital computer program is developed to calculate the shaft responses of the coupled transverse vibrations in two planes. An experimental model shaft system is made. It is composed of a disc, shafts, ball bearings thrust bearings and flexible bearing supports. The shaft system is excited by an electrical magnet, and shaft vibration responses in two planes are measured with the strain gage system. From these measurements, the natural frequencies of the shaft system in both planes are found out. The developed program is also used to calculate the shaft vibration responses of experimental model shaft system. From the results of these calculations, the natural frequencies of shaft system in two planes are derived. Theoretical predictions of model shaft natural frequencies show good agreements with its esperimental measurements.
Vehicle CAE models for NVH predictions are largely developed in two schemes. One is FE models generally used for below 200 Hz problems such as booming noise, and the other is SEA models for high frequencies of more than 1 kHz, representatively related to sound packages. HMC has tried to develop a CAE model for 200-1000 Hz, so-called mid-frequency region, and this paper is one of the corresponding results. The CAE model is developed based on an FE model, and then FE elements at some areas are substituted with SEA elements to reduce DOFs. SEA panels are described by modal density, radiation efficiency, stiffness and damping characteristics that are found from some numerical assessments. Sound packages are modeled similarly as a conventional SEA model. The CAE model developed in this manner, the hybrid model, was compared to experimental results. Predicted pressure and vibrational velo city generally show a good agreement. The developed CAE model and related technology are successfully being used in vehicle development process.
This paper describes a method for identifying the dynamic characteristics of air foil bearings for high speed turbomachinerys with the LS/IV method. In fact identifying the characteristics of air foil bearings is very difficult work, and it is tried to identify it. Experiments were conducted to determine the structural dynamic and hydrodynamic characteristics of air foil bearings. Numerical predictions compare the static and dynamic force performances. The housing of the bearing on the journal was driven by the impact hammer which were used to simulate impact force acting on air foil bearings. The characteristics of air foil bearings were extracted from the frequency response function (FRF) by LS(Least Square) method and IV(Instrumental Variable) method. The experiment was tested at 0 rpm and $10000\sim16000rpm$. And the test results were introduced about the dynamic characteristics of air foil bearings, and also compared with theoritical results.
We have studied the magnetization in fields up to 1T at 5K, the saturation magnetization dependence on temperature and the temperature dependence of AC-susceptibility at very low fields (5mOe to 50mOe) of glassy $Fe_{91-x}Zr_{7}B_{2}Ni_{x}$ (x = 0, 5, 10, 15) alloys. The temperature dependence of the magnetization follows the predictions of spin wave excitations with long wavelengths. At zero Ni concentration there is a clear competition between ferromagnetic and antiferromagnetic interactions giving rise to spin-glass behaviour. The addition of Ni drastically modifies the magnetic properties: the antiferromagnetic exchange coupling is reduced and finally disappears, the spin wave stiffness increases from 39.5 to $87.3\;meV{\AA}^{2}$ and To increases from 230 K to 478 K. We develop a simple model to quantify the competing interactions and to relate the antiferromagnetically coupled Fe moments to the Ni concentration. We find that the initial susceptibility increases with increasing Ni content along with a decrease of the temperature dependence.
A low computational cost semi-analytical method is developed, based on eigenfunction expansion, to study the vibration of rectangular plates subjected to a series of moving sprung masses, representing a bridge deck under multiple vehicle or train moving loads. The dynamic effects of the suspension system are taken into account by using flexible connections between the moving masses and the base structure. The accuracy of the proposed method in predicting the dynamic response of a rectangular plate subjected to a series of moving sprung masses is demonstrated compared to the conventional rigid moving mass models. It is shown that the proposed method can considerably improve the computational efficiency of the conventional methods by eliminating a large number of time-varying components in the coupled Ordinary Differential Equations (ODEs) matrices. The dynamic behaviour of the system is then investigated by performing a comprehensive parametric study on the Dynamic Amplification Factor (DAF) of the moving loads using different design parameters. The results indicate that ignoring the flexibility of the suspension system in both moving force and moving mass models may lead to substantially underestimated DAF predictions and therefore unsafe design solutions. This highlights the significance of taking into account the stiffness of the suspension system for accurate estimation of the plate maximum dynamic response in practical applications.
This paper presents a closed-form higher-order analysis of interfacial shear stresses in RC continuous beams strengthened with bonded prestressed laminates. For retrofitting reinforced concrete continuous beams is to bond fiber reinforced prestressed composite plates to their tensile faces. An important failure mode of such plated beams is the debonding of the composite plates from the concrete due to high level of stress concentration in the adhesive at the ends of the composite plate. The model is based on equilibrium and deformations compatibility requirements in and all parts of the strengthened beam, where both the shear and normal stresses are assumed to be invariant across the adhesive layer thickness. In the present theoretical analysis, the adherend shear deformations are taken into account by assuming a parabolic shear stress through the thickness of both the RC continuous beams strengthened with bonded prestressed laminates. The theoretical predictions are compared with other existing solutions. A parametric study has been conducted to investigate the sensitivity of interface behavior to parameters such as laminate stiffness and the thickness of the laminate where all were found to have a marked effect on the magnitude of maximum shear and normal stress in the composite member.
Qizheng Sun ;Wei Xiao;Xiangyue Li ;Han Yin;Tengfei Zhang ;Xiaojing Liu
Nuclear Engineering and Technology
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제55권6호
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pp.2172-2194
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2023
A variational nodal method (VNM) with unstructured-mesh is presented for solving steady-state and dynamic neutron diffusion equations. Orthogonal polynomials are employed for spatial discretization, and the stiffness confinement method (SCM) is implemented for temporal discretization. Coordinate transformation relations are derived to map unstructured triangular nodes to a standard node. Methods for constructing triangular prism space trial functions and identifying unique nodes are elaborated. Additionally, the partitioned matrix (PM) and generalized partitioned matrix (GPM) methods are proposed to accelerate the within-group and power iterations. Neutron diffusion problems with different fuel assembly geometries validate the method. With less than 5 pcm eigenvalue (keff) error and 1% relative power error, the accuracy is comparable to reference methods. In addition, a test case based on the kilowatt heat pipe reactor, KRUSTY, is created, simulated, and evaluated to illustrate the method's precision and geometrical flexibility. The Dodds problem with a step transient perturbation proves that the SCM allows for sufficiently accurate power predictions even with a large time-step of approximately 0.1 s. In addition, combining the PM and GPM results in a speedup ratio of 2-3.
Murthy, A. Ramachandra;Gandhi, P.;Pukazhendhi, D.M.;Samuel, F. Giftson;Vishnuvardhan, S.
Structural Engineering and Mechanics
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제84권3호
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pp.361-373
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2022
This paper examines the flexural performance of concrete beams reinforced with glass fibre-reinforced polymer (GFRP) bars under fatigue loading. Experiments were carried out on concrete beams of size 1500×200×100 mm reinforced with 10 mm and 13 mm diameter GFRP bars under fatigue loading. Experimental investigations revealed that fatigue loading affects both strength and serviceability properties of GFRP reinforced concrete. Experimental results indicated that (i) the concrete beams experienced increase in deflection with increase in number of cycles and failed suddenly due to snapping of rebars and (ii) the fatigue life of concrete beams drastically decreased with increase in stress level. Analytical model presented a procedure for predicting the deflection of concrete beams reinforced with GFRP bars under cyclic loading. Deflection of concrete beams was computed by considering the aspects such as stiffness degradation, force equilibrium equations and effective moment of inertia. Nonlinear finite element (FE) analysis was performed on concrete beams reinforced with GFRP bars. Appropriate constitutive relationships for concrete and GFRP bars were considered in the numerical modelling. Concrete non linearity has been accounted through concrete damage plasticity model available in ABAQUS. Deflection versus number of cycles obtained experimentally for various beams was compared with the analytical and numerical predictions. It was observed that the predicted values are comparable (less than 20% difference) with the corresponding experimental observations.
PIC(Piecewise Integrated Composite)는 적층 복합재의 기계적 특성을 향상시키기 위해 다양한 적층 순서를 모자이크 방식으로 할당하여 복합 구조를 설계하는 새로운 개념이다. 또한 머신 러닝은 인공 지능의 하위 범주로, 컴퓨터가 데이터에서 지속적으로 학습하고 데이터를 기반으로 예측하는 능력을 개발한 다음 추가 프로그래밍 없이 조정하는 과정을 의미한다. 본 연구에서는 구조적 강성을 높이기 위해 기계학습을 기반으로 넓고 얇은 LCD 디스플레이를 운반 및 이송하기 위한 테이퍼 박스형 빔형 PIC 로봇 암이 설계되었다. 필수 학습 데이터는 예비 FE 해석 과정에서 유한 요소 모델 중 의도적으로 배치된 참조 요소에서 수집되었다. 또한 인장, 압축 또는 전단과 같은 지배적인 외부 하중 유형을 판단하기 위해 각 유한 요소에 대한 3축 특성 값을 얻었다. 학습 데이터를 이용하여 머신 러닝 모델을 훈련하고 평가되었으며, 정확도 레벨을 만족한 머신 러닝 모델을 이용해 요소의 로딩 유형을 예측하였다. 특정 하중 유형에 대해 우세한 것으로 알려진 세 가지 유형의 적층 각도 순서가 PIC 로봇 암에 모자이크 방식으로 할당되었습니다. 이후 굽힘형 FE 해석을 수행한 결과 PIC 로봇 암이 기존의 단일 적층 각도 순서로 제작된 복합재 로봇 암에 비해 강성이 증가된 것으로 나타났다.
이중 강-콘크리트 합성말뚝의 설계를 위한 지지력 평가 방법이 정립되지 않아 기존 강관말뚝 설계 지지력식이 활용되고 있다. 그러나 이들 설계식 간 지지력 예측 결과가 상이할 뿐만 아니라 일반적으로 가장 보수적인 결과를 채택하게 된다. 이러한 말뚝 지지력 평가방법은 설계의 신뢰성 및 경제성을 낮추게 된다. 본 논문은 수직하중을 받는 이중 강관 내 콘크리트 채움된 신형식 합성단면(DSCT) 말뚝의 역학적 거동을 수치해석적으로 조사하고, 여러 DSCT 말뚝 조건변화에 따른 연직지지력을 분석하였다. DSCT 말뚝 및 인접지반에 대한 축대칭 유한요소모델을 생성하였고, 이를 활용해 근입깊이, 말뚝 선단 채움재 강성, 말뚝 선단 채움재 높이, 기반암층 종류 변화에 따른 영향을 분석하였다. 또한 해석결과를 말뚝 설계 실무에서 주로 사용하는 선단 지지력 평가식과 비교하여 합성말뚝에 대한 기존 강관말뚝 지지력 산정식의 활용 가능성을 검토하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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