Zarrintala, Hadi;Maleki, Ahmad;Yaghin, Mohammad Ali Lotfollahi
Earthquakes and Structures
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v.23
no.3
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pp.297-313
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2022
Composite steel plate shear wall (CSPSW) is a relatively novel structural system proposed to improve the performance of steel plate shear walls by adding one or two layers of concrete walls to the infill plate. In addition, the buckling of the infill steel plate has a significant negative effect on the shear strength and energy dissipation capacity of the overall systems. Accordingly, in this study, using the finite element (FE) method, the performance and behavior of composite steel shear walls using T-shaped stiffeners to prevent buckling of the infill steel plate and increase the capacity of CSPSW systems have been investigated. In this paper, after modeling composite steel plate shear walls with and without steel plates with finite element methods and calibration the models with experimental results, effects of parameters such as several stiffeners, vertical, horizontal, diagonal, and a combination of T-shaped stiffeners located in the composite wall have been investigated on the ultimate capacity, web-plate buckling, von-Mises stress, and failure modes. The results showed that the arrangement of stiffeners has no significant effect on the capacity and performance of the CSPSW so that the use of vertical or horizontal stiffeners did not have a significant effect on the capacity and performance of the CSPSW. On the other hand, the use of diagonal hardeners has potentially affected the performance of CSPSWs, increasing the capacity of steel shear walls by up to 25%.
The present study was performed to evaluate the stress distribution on the diameter of the mini-implant and insertion angle to the bone surface. To perform three dimensional finite element analysis, a hexadron of $15{\times}15{\times}20mm^3$ was used, with a 1.0 mm width of cortical bone. Mini-implants of 8 mm length and 1.2 mm, 1.6 mm, and 2.0 mm in diameter were inserted at $90^{\circ},\;75^{\circ},\;60^{\circ},\;45^{\circ},\;and\;30^{\circ}$ to the bone surface. Two hundred grams of horizontal force was applied to the center of the mini-implant head and stress distribution and its magnitude were analyzed by ANSYS, a three dimensional finite element analysis program. The findings of this study showed that maximum von Mises stresses in the mini-implant and cortical and cancellous bone were decreased as the diameter increased from 1.2 mm to 2.0 mm with no relation to the insertion angle. Analysis of the stress distribution in the cortical and cancellous bone showed that the stress was absorbed mostly in the cortical bone, and little was transmitted to the cancellous bone. The contact area increased according to the increased diameter and decreased insertion angle to the bone surface, but maximum von Mises stress in cortical bone was more significantly related with the contact point of the mini-implant into the cortical bone surface than the insertion angle to the bone surface. The above results suggest that the maintenance of the mini-implant is more closely related with the diameter and contact point of the mini-implant into the cortical bone surface rather than the insertion angle.
Kim, Kee-Joo;Lim, Jong-Han;Park, Jun-Hyub;Choi, Byung-Ik;Lee, Jae-Woong;Kim, Yoon-Jae
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.20
no.3
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pp.77-82
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2012
It is well known that the targeted fuel efficiency could only be achieved by more than 40% reduction of the vehicle weight through improved design and extensive utilization of lightweight materials. In order to obtain the goal of the weight reduction of automobiles, the researches about lighter and stronger rear sub-frame have been studied without sacrificing the safety of rear sub-frame. In this study, the weight reduction design process of rear sub-frame could be proposed based on the variation of von-Mises stress contour by substituting an AA6061 (aluminum 6061 alloy) having tensile strength of 310 MPa grade instead of SAPH440 steels. In addition, the stress ratio variations (stress over fatigue limit) of the rear sub-frame were examined and compared carefully. It could be reached that this approach method could be well established and be contributed for light-weight design guide and the optimum design conditions of the automotive rear sub-frame development.
Kim, Moon-Kyum;Won, Jong-Hwa;Choi, Joung-Hyun;Yoo, Han-Kyu
Journal of the Korean Institute of Gas
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v.15
no.3
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pp.58-66
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2011
This study presents the behavior characteristics of buried three-layered pipeline subjected to pile driving loads. The analysis considered the driving energy caused by 7 tonf of ram weight and 1.2m of stroke. Also the distance from vibration resource to pipeline varies in 5m to 30m. The vibration velocity and stress are investigated at the center of pipeline in longitudinal direction. In the same cover depth, attenuation ratio of vibration velocity and von Mises stresses for distance increment has shown a decreasing trend. The maximum stress occurs at the top and bottom for the inner pipe, however, an irregular stress distribution is found for the outer pipe.
Using a 3-D finite element method (FEM), the biomechanical characteristics of a threaded truncated acetabular component and a porous coated hemispherical acetabular component were studied. The Von-Mises stress/strain patterns in the acetabulum reconstructed with these two different types of cementless acetabular cups were investigated. The geometry and dimensions of human hemi-pelvis used in the present shape modeling for finite element analysis were scanned with a 3-D laser scanner(TDS-9000, Cyberware, USA). The scanned data was numerically handled with a shape modelling software 'Pro-Engineer'. Using 19836, 16853 tetrahedral elements, respectively, the stress and displacement field of the acetabulum reconstructed with the two different types of the acetabular components were computed. While the hemi-sphere component was found to show a relatively similar stress/strain patterns to those in the normal hip, the results with the threaded cup showed a considerably different patterns from those in the normal condition. Several regions in cancellous bone near the threads and the edge of the truncated cup was found to be overstressed, especially in the superior-lateral part of the acetabulum. It was postulated that the excessive reaming-out of subchondral bone layer when the truncated cup was used can cause the presence of these overstressed regions of cancellous bone. This theoretical prediction for the implanted acetabulum appeared to consistent with the pathological observation of proximal/medial migration of the threaded truncated acetabular prostheses in the previous publications.
Von Mises stress and compliance distribution was evaluated using a finite element analysis on the end-to-side anastomosis of an artery with length of $20\sim24mm$, inner diameter of 4mm, thickness of 0.5mm and a PTFE graft with length of 10mm, inner diameter of 2mm, thickness of 0.2mm when the anastomotic angle was taken from $30^{\circ}\sim90^{\circ}$ in every $10^{\circ}$ and the diameter ratio from $0.1\sim1$ in every 0.1. The inner pressure of $1330dyne/mm^2$ was applied inside the 2 conduits. It was found that the compliance whose magnitude is larger on the acute angle anastomotic side than on the acute angle side became larger as the anastomotic angle became smaller and the diameter ratio larger and that the equivalent stress on the acute angle anastomotic side was larger than that on the abtuse angle side and became larger as the anastomotic angle and the diameter ratio became larger.
Objective: To examine the effect of bite force on the displacement and stress distribution of orthodontic mini-implants (OMIs) in the molar region according to placement site, insertion angle, and loading direction. Methods: Five finite element models were created using micro-computed tomography (microCT) images of the maxilla and mandible. OMIs were placed at one maxillary and two mandibular positions: between the maxillary second premolar and first molar, between the mandibular second premolar and first molar, and between the mandibular first and second molars. The OMIs were inserted at angles of $45^{\circ}$ and $90^{\circ}$ to the buccal surface of the cortical bone. A bite force of 25 kg was applied to the 10 occlusal contact points of the second premolar, first molar, and second molar. The loading directions were $0^{\circ}$, $5^{\circ}$, and $10^{\circ}$ to the long axis of the tooth. Results: With regard to placement site, the displacement and stress were greatest for the OMI placed between the mandibular first molar and second molar, and smallest for the OMI placed between the maxillary second premolar and first molar. In the mandibular molar region, the angled OMI showed slightly less displacement than the OMI placed at $90^{\circ}$. The maximum Von Mises stress increased with the inclination of the loading direction. Conclusions: These results suggest that placement of OMIs between the second premolar and first molar at $45^{\circ}$ to the cortical bone reduces the effect of bite force on OMIs.
Journal of Dental Rehabilitation and Applied Science
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v.22
no.1
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pp.75-87
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2006
The purpose of this study was to investigate the effects of prostheses misfit, cantilever on the stress distribution in the implant components and surrounding bone using three dimensional finite element analysis. Two standard 3-dimensional finite element models were constructed: (1) 3 ITI implant supported, 3-unit fixed partial denture and (2) 3 ITI implant supported, 3-unit fixed partial denture with a distal cantilever. variations of the standard finite element models were made by placing a $100{\mu}m$ or $200{\mu}m$ gap between the fixture, the abutment and the crown on the second premolar and first molar. Total 14 models were constructed. In each model, 244 N of vertical load and 244 N of $30^{\circ}$ oblique load were placed on the distal marginal ridge of the distal molar. von Mises stresses were recorded and compared in the crowns, abutments, crestal compact bones, and trabecular bones. The results were obtained as follows: 1. In the ITI implant system, cement-retained prostheses showed comparatively low stress distributions on all the implant components and fixtures regardless of the misfit sizes under vertical loading. The stresses were increased twice under oblique loading especially in the prostheses with cantilever, but neither showed the effects of misfit size. 2. Under the oblique loading and posterior cantilever, the stresses were highly increased in the crestal bones around ITI implants, but effects of misfit were not shown. Although higher stresses were shown on the apical portion of trabecular bones, the effects by misfit were little and the stresses were increased by the posterior cantilever. 3. When the cement loss happened in the ITI implant supported FPD with misfit, the stresses were increased in the implant componets and supporting structures.
Kim, Chang-Soo;Yoon, Joo-Hwan;Lee, Chang-Joon;Ha, Man-Young;Cho, Jong-Rae
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.40
no.9
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pp.780-785
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2016
Heavy oil used as ship propulsion has a serious issue regarding exhaust emission of global warming. Recently, among large-scale merchant ships are using LNG as green ships so called ech-ships. In this study, an vaporizer and pipes under cryogenic and high pressure load were considered to evaluate structural integrity according to codes. Structural analysis of the vaporizer and pipes was performed using the commercial code, ANSYS. Integrity evaluation of the vaporizer based on von Mises stress was performed in accordance with allowable stress specified in ASME Boiler & Pressure Vesssel Section VIII Division 2. To assess structural integrity of the pipes, stress components were combined and compared with ASME B31.3. The calculated stresses for all load cases are lower than allowable stresses, therefore the structural integrity of equipments are verified.
Von Mises stress and compliance distribution was evaluated using a finite element analysis on the anastomosis of an artery with length of 20mm(z direction, along the horizental artery), inner diameter of 4mm, thickness fo 0.5mm and a PTFE graft with length of 5.7mm, inner diameter of 2mm, thickness of 0.2mm when anastomotic angle was $45^{\circ}$ and inner pressure of 1330 dyne/mm2 was applied inside the 2 conduits. From the analysis results were obtained as follows. (1) Artery diameter increased in both horizontal x(along the length of artery) and vertical y(perpendicular to the length of artery)directions and the magnitude of that in x direction was bigger than that in y direction. (2) The compliance was maximum on the anastomosis, especially on that with acute angle. The reduction of compliance was observed from the anastomosis area to the either right or left end. (3) The equivalent stress was maximum on top in the y direction and minimum on the nodes apart $110^{\circ}$ in circumferential direction from the top. (4) The equivalent stress was maximum in t도 vicinity of anastomosis with acute angle along the longitudinal direction of the artery. This trend was also observed along the PTFE graft.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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