In this study, Finite Element Analysis (FEA) was used to decide three kinds of material property of vibration proof rubber with the unique characteristic of non-linear and large deformation. As well, three types of hardness (Hs 50, 55, 60) were compared with the result of fatigue tests, fatigue life was able to be predicted. The request for fatigue life becomes strict more and more as increasing stress under conditions like a compaction, high load and high temperature for parts because it is main characteristics of rubber mount for automotive. Regarding to the fatigue life under dynamic deformation condition, it can be predicted as checking forced deformation extends and its frequency and its strain-life curve. As for material property tests of uniaxial tension test, uniaxial compression test, pure shear test, Ogden model was used for FEA by observing relations between stress and strain's rate as curve fitting. As a result of FEA, fatigue life for rubber mount was predicted and accorded well with the experimental data of fatigue test with hourglass specimens. In addition, its property of the predictable fatigue life method suggested in this study was accorded well with the experimental data by comparing the predicted fatigue life of FEA with the result of fatigue test for rubber component of engine rubber mount.
Increasing demand for large-sized Floating, Storage and Regasification Units (FSRUs) for oil and gas industries led to the development of novel geometric form of Buoyant Leg Storage and Regasification Platform (BLSRP). Six buoyant legs support the deck and are placed symmetric with respect to wave direction. Circular deck is connected to buoyant legs using hinged joints, which restrain transfer of rotation from the legs to deck and vice-versa. Buoyant legs are connected to seabed using taut-moored system with high initial pretension, enabling rigid body motion in vertical plane. Encountered environmental loads induce dynamic tether tension variations, which in turn affect stability of the platform. Postulated failure cases, created by placing eccentric loads at different locations resulted in dynamic tether tension variation; chaotic nature of tension variation is also observed in few cases. A detailed numerical analysis is carried out for BLSRP using Mathieu equation of stability. Increase in the magnitude of eccentric load and its position influences fatigue life of tethers significantly. Fatigue life decreases with the increase in the amplitude of tension variation in tethers. Very low fatigue life of tethers under Mathieu instability proves the severity of instability.
In this paper, welding pitch optimization technique of vehicle subframe is presented considering the fatigue life of spot welding nuggets. Fatigue life of spot welding nuggets is estimated by using the frequency-domain fatigue analysis technique. The input data, which are used in the fatigue analysis, are obtained by performing the dynamic analysis of vehicle model passing through the Belgian road profile and also the modal frequency response analysis of finite element model of vehicle subframe. According to the fatigue life result obtained from the frequency-domain fatigue analysis, the design points to optimize the weld pitch distance are determined. For obtaining the welding pitch combination to maximize the fatigue life of the spot welding nuggets, 4-factor, 3-level orthogonal array experimental design is used. This study shows that the optimized subframe improves the fatigue life of welding nugget with minimum fatigue life about 65.8 % as compared with the baseline design.
This paper presents the numerical estimation of the fatigue life for the welded parts of the engine frame box of the S60MC-C vessel engine. The time-variations of the effective stresses at the critical points during a piston cycle are computed through the finite element analysis, by applying the dynamic loadings that were analytically derived by the kinematic analysis. The fatigue life of the welded parts is estimated by making use of the hot-spot stress extrapolation and the Palmgrem-Minor cumulative damage rule.
Kim, Choon-Hyu;Kim, Kee-Joo;Jeong, Hyo-Tae;Kim, Cheol-Woong;Sohn, Il-Seon;Kim, Joong-Bae
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.14
no.6
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pp.17-23
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2006
Rubber materials have the nonlinear, large deformation and viscoelastic behavior. W.D. Kim et al. studied these characteristics through the static, fatigue, dynamic, aging and viscoelastic test. This paper discussed that the properties of engine mounting rubber, such as static stiffness, fatigue life and damping factor, are predicted based on CAE by using material properties acquired by the report of Kim et al. In result, the static stiffness of engine mounting rubber is predicted approximately in comparison with test value. Also, it was confirmed that the relationship of fatigue life and Green-Lagrange strain in specimen was the valid tool to predict the fatigue life of engine mounting rubber. From the results of transient viscoelastic analysis the damping factor changed rapidly at the range less than 8hz.
The fatigue damage accumulation rates of horizontally curved thin walled box-girder bridge have been estimated from vehicle-induced dynamic stress history using rain flow cycle counting method in the time domain approach. The curved box-girder bridge has been numerically modeled using computationally efficient thin walled box-beam finite elements, which take into account the important structural actions like torsional warping, distortion and distortional warping in addition to the conventional displacement and rotational degrees of freedom. Vehicle model includes heave-pitch-roll degrees of freedom with longitudinal and transverse input to the wheels. The bridge deck unevenness, which is taken as inputs to the vehicle wheels, has been assumed to be a realization of homogeneous random process specified by a power spectral density (PSD) function. The linear damage accumulation theory has been applied to calculate fatigue life. The fatigue life estimated by cycle counting method in time domain has been compared with those found by estimating the PSD of response in frequency domain. The frequency domain method uses an analytical expression involving spectral moment characteristics of stress process. The effects of some of the important parameters on fatigue life of the curved box bridge have been studied.
Based on translation models, both Gaussian and non-Gaussian wind fields are generated using spectral representation method for investigating the influence of non-Gaussian characteristics and directivity effect of wind load on fatigue damage of wind turbine. Using the blade aerodynamic model and multi-body dynamics, dynamic responses are calculated. Using linear damage accumulation theory and linear crack propagation theory, crack initiation life and crack propagation life are discussed with consideration of the joint probability density distribution of the wind direction and mean wind speed in detail. The result shows that non-Gaussian characteristics of wind load have less influence on fatigue life of wind turbine in the area with smaller annual mean wind speeds. Whereas, the influence becomes significant with the increase of the annual mean wind speed. When the annual mean wind speeds are 7 m/s and 9 m/s at hub height of 90 m, the crack initiation lives under softening non-Gaussian wind decrease by 10% compared with Gaussian wind fields or at higher hub height. The study indicates that the consideration of the influence of softening non-Gaussian characteristics of wind inflows can significantly decrease the fatigue life, and, if neglected, it can result in non-conservative fatigue life estimates for the areas with higher annual mean wind speeds.
Wind-induced failure around screwed connections has been documented in roof and wall cladding systems made with steel sheet cold-formed panels during high wind events. Previous research has found that low cycle fatigue caused by stress concentration and fluctuating wind loads is responsible for most such failures. A dynamic load protocol was employed in this work to represent fatigue under wind effects. A finite element model and fatigue criteria were implemented and compared with laboratory experiments in order to predict the fatigue failure associated with fluctuating wind loads. Results are used to develop an analytical model which can be employed for the fatigue analysis of steel cold-formed cladding systems. Existing three dimensional fatigue criteria are implemented and correlated with fatigue damage observed on steel claddings. Parametric studies are used to formulate suitable yet simple fatigue criteria. Fatigue failure is predicted in different configurations of loads, types of connections, and thicknesses of steel folded plate cladding. The analytical model, which correlated with experimental results reported in a companion paper, was validated for the fatigue life prediction and failure mechanism of different connection types and thicknesses of cold-formed steel cladding.
Bulletin of the Society of Naval Architects of Korea
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v.27
no.1
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pp.11-16
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1990
The effects on the dynamic behaviour of the geometric nonlinearity and large dynamic tensile forces occurring in hostile sea environments must be investigated for assessing extreme tensions and fatigue life expectancy of cable. In this paper, the combined effects on the cable dynamic responses are shown through comparisons between numerical solutions to the cable dynamic equations with geometric nonlinearity and large tensile force terms as well as nonlinear drag term and those to the cable equations with only nonlinear drag term. It is found that, in steady state, the cambined effects increase the maximum dynamic tension and reduce the magnitude of the minimum of the dynamic tension at the middle of the cable. This decrease together with the increase of the maximum dynamic tension, cause the average tension to become higher and, therefore, it may deteriorate the cable fatigue life.
Traditionally used analytical approach to predict the fatigue failure of reinforced concrete (RC) structure is generally conservative and has certain limitations. The nonlinear finite element method (FEM) offers less expensive solution for fatigue analysis with sufficient accuracy. However, the conventional implicit dynamic analysis is very expensive for high level computation. Whereas, an explicit dynamic analysis approach offers a computationally operative modelling to predict true responses of a structural element under periodic loading and might be perfectly matched to accomplish long life fatigue computations. Hence, this study simulates the fatigue behaviour of RC beams with finite element (FE) assemblage presenting a simplified explicit dynamic numerical solution to show computer aided fatigue behaviour of RC beam. A commercial FEM package, ABAQUS has been chosen for this complex modelling. The concrete has been modelled as a 8-node solid element providing competent compression hardening and tension stiffening. The steel reinforcements are simulated as two-node truss elements comprising elasto-plastic stress-strain behaviour. All the possible nonlinearities are duly incorporated. Time domain analysis has been adopted through an automatic Newmark-β time incremental technique. The program consists of twelve RC beams to visualize the real behaviour during fatigue process and to obtain the reliability of the study. Both the numerical and experimental results indicate a redistribution of stresses along the time and damage accumulation of beam which severely affect the serviceability and ultimate capacity of RC beam. The output of the FEM analysis demonstrates good match with the experimental consequences which affirm the efficacy of the computer aided model. The controlled fatigue damage evolution at service fatigue load limits makes the FE model an efficient tool in predicting high cycle fatigue behaviour of RC structures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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