The authors suggest the algorithm for the static analysis of a three dimensional solid structure by using the finite element-transfer stiffness coefficient method (FE-TSCM) and the hexahedral element of the finite element method (FEM). MATLAB codes were made by both FE-TSCM and FEM for the static analysis of three dimensional solid structure. They were applied to the static analyses of a very thick plate structure and a three dimensional solid structure. In this paper, as we compare the results of FE-TSCM with those of FEM, we confirm that FE-TSCM introducing the hexahedral element for the static analysis of a three dimensional solid structure is very effective from the viewpoint of the computational accuracy, speed, and storage.
In this paper, path-independent values of the J-integral in the fininte element context for arbitrary two-dimensional and three-dimensional crack configurations in welds are presented. For the fracture mechanics analysis of cracks in welds, residual stress analysis and fracture analysis must be performed simultaneously. In the analysis of cracked bodies containing residual stress, the usual domain integral formulation results in path-dependent values of the J-integral. This paper discusses modifications of the conventional J-integral that yield path independence in the presence of residual stress generated by welding. The residual stress problem is treated as an initial strain problem and the J-integral modified for this class of problem is used. And a finite element program which can evaluate the J-integral for cracks in two-dimensional and three-dimensional residual stress bearing bodies is developed using the modified J-integral definition. The situation when residual stress only is present is examed as is the case when mechanical stresses are applied in conjunction with a residual stress field.
In the present paper, the scale effects of two-dimensional airfoil and three-dimensional wind turbine were investigated by using FLUENT software. For two dimensional analysis, flow around S809 airfoil with various Reynolds No. and Mach No. conditions were simulated. For three dimensional analysis, scaled NREL Phase VI wind turbine models from 6% to 1,600% were simulated under the same tip speed ratio condition. Finally, aerodynamic comparisons between two-dimensional flow and three dimensional wind turbine flow are made for the feasibility study of scale effect corrections. Currently, KARI(Korea Aerospace Research Institute) is preparing for the wind tunnel test of 12% NREL Phase VI wind turbine and the performance analysis of the scaled NREL wind turbine model will be validated by the wind tunnel test.
This study is concerned about the development of three-dimensional bending machine for heat exchanger. Recently, three-dimensional bending is required for various heat exchanger. The purpose of this study is design of three-dimensional bending machine by analysis of bending process and structural analysis simulation. The analysis is carried out by FEM simulation using DEFORM and CATIA V5 software. The copper-tube is modeled by shell elements and the machine is modeled by placing proper shell and solid finite elements and fictitious mass properties to represent the real one. The final results of analysis are applied to the design of three-dimensional bending machine and the machine is successfully developed.
간사이 공항은 1994년 9월에 개항하였다. 제 1기섬 완공 후 26년이 지났지만 여전히 장기침하가 진행되고 있다. 이 침하는 Pleistocene층에서 발생하고 있다. 계속적으로 변하는 수평방향으로의 지층두께 및 세립분의 함유량이 달라 Pleistocene 모래층의 투수성을 결정하는 것이 쉽지 않기 때문이다. 또한 인접한 제 2기섬의 건설에 따른 지반의 상호거동을 예측에 대한 어려움도 존재한다. 이 문제를 해결하기 위해서, 인접한 두 매립 섬의 건설에 따른 교차하는 Pleistocene 지반의 상호거동을 포함한 장기변형을 평가하기 위해 탄점소성을 고려한 2차원 유한요소해석이 수행되었다. 일반적으로 2차원해석은 한 개의 단면이 전체 단면을 대표할 수 있을 때 사용이 가능하다. 하지만 간사이공항은 매립에 의한 인공섬으로서 2차원 해석으로는 섬의 코너(corner) 부분의 응력 변형문제에 적용할 수 없으며, 물리탐사를 통한 실제 하부지반의 구조도 불균질하며 그 두께 또한 일정하지 않아 2차원해석만으로는 한계가 있다. 즉, 3차원 해석이 강력히 요구된다. 이러한 요구에 의해 본 저자는 탄점소성 해석이 가능한 기존의 2차원 프로그램을 3차원으로 확장하였으며, 1차원 압밀해석해을 통해서 개발한 3차원 프로그램의 검증(verification)을 완료하였다. 본 논문은 검증을 마친, 개발한 3차원 프로그램의 유효성을 입증하기 위해서, 2차원 프로그램을 이용한 기존의 연구와 동일한 해석조건으로 해석을 수행하여, 해석결과를 2차원 결과와 실제 계측값과 비교함으로서 개발한 3차원 수치해석프로그램의 유효성을 입증(demonstration)하였다.
터널이 굴진될 때 주변지반은 3차원적으로 거동하게 되나 설계단계에서의 해석은 일반적으로 2차원적으로 수향하고 있다. 2차원적인 터널해석은 응력분배법 또는 강송 변화법에 의하여 3차원적인 터널굴진에 따른 다양한 조건하에서의 정규화된 지반 변위곡선을 구하고 이 곡선과 유사한 곡선이 유도되도록 시행착오법에 의하여 2차원 해석을 실시하므로 3차원 해석과 근사한 변위곡선을 가지도록 막장거리별 응력분배비율을 결정하였다. 따라서, 시간과 노력이 많이 소요되는 3차원 해석없이도 적절한 응력분배비율을 적용하는 경우 2차원 해석으로 터널굴진시의 3차원적인 지반거동을 평가할 수 있게 되었다.
본 연구에서는 발파로 인한 폭발하중에 대한 지하공동구조체의 3차원 동적유한요소해석을 수행하였다. 해석과정은 1차원 근원해석과정과 3차원터널해석과정의 2단계로 나누어 수행하였다. 1차원 근원해석에서는 장약공과 그 주변의 자유장을 포함하는 해석으로서 3차원 터널해석을 위한 입력하중의 계산작업을 수행한다. 본 연구에서 수행한 해석방법의 기능은 3차원 동적해석프로그램 MPDAP-3D에 추가되었으며, 향후 발파공법에 의한 지하공동구조체의 건설시 구조체의 안전성을 평가하는데 활용가능할 것으로 예상된다.
Some limits are in two-dimensional analysis by finite element method to electromagnetic machine having finite dimension. Therefore three-dimensional analysis by finite element method, which are modeling original form of models are needed in order to gain accurate solutions. This paper present three-dimensional time varing magnetic field analysis method using electric field E and magnetic scarlar potential $\Omega$, and examine sample model.
Global postbuckling analysis is accomplished for one-dimensional and two-dimensional delaminations. A new finite element model, which can be used to model the global postbuckling analysis of one-dimensional and two-dimensional delaminations, is presented. In order to calculate the strain energy release rate, geometrically nonlinear analysis is accomplished, and the incremental crack closure technique is introduced. To check the effectiveness of the finite element models and the incremental crack closure technique, the simplified closed-form sloution for a through-the-width delamination with plane strain condition is derived and compared with the finite element result. The finite element results show good agreement with the closed-foul1 solutions. The present method was extended to calculate the strain energy release rate for two-dimensional delamination. For a symmetric circular delamination, the strain energy release rate shows great variation along the delamination front. and the delamination growth appears to occur perpendicular to the loading direction.
It is necessary to analyze the exact contact position and contact stress of the wheel-rail in order to predict damage to the wheel and rail. This study presents a wheel-rail contact analysis model that considers the deformation of the axle. When a wheel-rail contact analysis is performed using a full three-dimensional model of the wheelset and rail, the analytical model becomes very inefficient due to the increase in analysis time and cost. Therefore, modeling the element-coupling model of the wheel and rail as a three-dimensional element and the axle as a one-dimensional element is proposed. The wheel-rail contact characteristics in the proposed analysis model for straight and curved lines were analyzed and compared with the conventional three-dimensional analysis model. Considering the accuracy of the analysis results and time, the result shows that the proposed analytical model has almost the same accuracy as a full three-dimensional model, but the computational effort is significantly reduced.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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