The aim of this study is to investigate the effect of stiffened element and edge stiffener in the behaviour and flexural strength of built-up cold-formed steel beams. An experimental and analytical analysis of CFS channel sections in four different geometries is conducted, including simple channel sections, a stiffened channel section with or without edge stiffeners. Nonlinear finite element models are developed using finite element analysis software package ANSYS. The FEA results are verified with the experimental results. Further, the finite element model is used for parametric studies by varying the depth, thickness, and the effect of stiffened element, edge stiffener and their interaction with compression flanges on stiffened built-up cold-formed steel beams with upright edge stiffeners. In addition, the flexural strength predicted by the finite element analysis is compared with the design flexural strength calculated by using the North American Iron and Steel Institute Specifications for cold-formed steel structures (AISI: S100-2007) and suitable suggestion is made.
Increasing demands for Electric Resistance Welded pipes of high quality with thick wall require c lose investigations in edge deformation by slitting, strip deformation during break down farming, and difference of circumferential length. In order to obtain good quality of a welding zone, it is necessary to predict the edge shape of the initial strip. The modeling of the multi-pass thick tube roll forming process with rigid plastic finite element method ultra the edge shape prediction of an initial strip with 2nd-degree polynomial regression method are presented. Edge shapes of initial strip have been analyzed by the finite element method and designed by the regression method to satisfy the requirements in target fin pass. It is concluded that the proposed edge design method results in optimal edge shapes sat string the design requirements.
An edge finite element method is applied to calculate the field distribution of a coupled waveguide structure. We compares a node based finite element method with the edge element one. For 2-d eigenvalue problems of waveguide structures, the former generates spurious eigenmodes, but the latter dose not. Using an simple rectangular waveguide, we implement both methods to obtain some results of field computation in waveguide. The paper shows that the finite element method using edge elements succeeds in suppressing spurious solutions.
This paper presents the analytical investigation pertaining to the local buckling behavior of orthotropic channel section compression members stiffened with unsymmetric stiffeners at its free edges. In the analysis, tile edge stiffener is modeled as a beam element or a plate element. The result of both cases is presented in graphical form so that the effects of edge stiffeners on the local buckling strength of edge stiffened channel section member can be found.
In this paper, finite element stamping analysis was carried out for the front lower arm to examine the applicability of solid element with damage theory to predict shear fracture phenomena induced by sheared edge as well as deformation mechanisms. Mechanical properties related to deformation and damage theory were determined from tensile test. Shear fracture was predicted by normalized Cockcroft-Latham model with initial imposition of the damage value along the sheared edge. Simulation results illustrated that the analysis with solid element and damage theory predicted edge profile, strain distribution, and forming load more accurately than the analysis with shell element. Simulation with solid element can also predict the shear fracture more exactly comparing to analysis with shell element and forming limit curve.
This paper employed a systematic analysis using a 2-D hybrid special finite element containing an edge crack in order to describe the fracture behavior of spot-welds in automotive structures. The 2-D hybrid special finite element is derived form a mixed formulation with a complex potential function with the description of the singularity of a stress field. The hybrid special finite element containing an edge crack can give a better description of its singularity with only one hybrid element surrounding one crack. The advantage of this special element is that it can greatly simplify the numerical modeling of the spot welds. Some numerical examples demonstrate the validity and versatility of the present analysis method. The lap-shear, lap-tension and angle-clip specimens are analyzed and some useful fracture parameters such as the stress intensity factor and the initial direction of crack growth are obtained simultaneously.
A new three-dimensional 8-node solid element with rotational degrees of freedom is presented. The proposed element is established by adding rotational degrees of freedom to the basic 8-node solid element. Thus the element has three translations and three rotational degrees of freedom per node. The corner rotations are introduced by transforming the hierarchical mid-edge displacements which are parabolic shape along an edge. The derivation of the element is based on the mixed variational principles in which the rotations are introduced as independent variables. Several types of non-conforming modes are selectively added to the displacement fields to obtain a series of improved elements. The resulting elements do not have the spurious zero energy modes and Poisson's ratio locking and pass patch test. Numerical examples show that presented non-conforming solid elements with rotational degrees of freedom show good performance even in the highly distorted meshes.
여러 가지 하중을 받는 임의의 탄성 경계 지지된 판과 쉘의 기하학적 선형 및 비선형해석을 수행하였다. 가정변형률 9절점 쉘 요소를 이용하였으며, 임의의 탄성 경계 지지를 표현하기 위해 6개의 자유도를 갖는 스프링 요소가 사용되었다. 탄성 경계지지 구조물 해석의 응용을 위하여, 여러 형태의 단부 지지를 받는 판과 쉘이 분석되었으며, 이들 단부 지지에 대한 휨 거동을 정확히 얻을 수 있었다. 6개의 스프링으로 표현된 탄성 경계 지지 조건에 대하여 적절한 결과를 얻을 수 있었다. 해석 결과로부터 본 연구의 해석 방법이 임의의 탄성 경계 조건을 갖는 판과 쉘의 거동을 해석하는데 폭넓게 사용될 수 있음을 알 수 있었다.
그레이스케일 수학적 형태학에 기초한 에지 검출 알고리즘의 방법은 영상 노이즈를 제거와 병렬처리 가능하고 연산속도가 빠르다는 장점을 갖고 있다. 그러나 단일 구조적 스케일 요소를 사용하여 영상의 에지 검출을 하는 방법은 영상정보에 따라서 영향을 받을 수 있다. 그레이스케일 형태학의 특성은 구조적원소를 반복하여 확장, 침식, 열림, 담힘 연산을 함으로써 연산 결과 에지정보 결과에 제한적일 수 있다. 본 논문에서 잡음에 강인한 방향성을 갖는 구조적원소를 적용한 후 원소내의 각 픽셀 정보에 가중치 엔트로피를 적용하는 에지 검출 알고리즘을 제안한다. 영상에 적용하는 멀티 스케일 구조적 요소를 적용한 결과와 방향성 가중치 엔트로피를 적용한 연산결과를 비교분석하였으며, 시뮬레이션 결과는 제안된 알고리즘이 에지 검출에서 우수함을 보였다.
In this paper, thermo-viscoplastic finite element analysis of the effect of tool edge radius on cutting process are performed. The thermo-viscoplastic cutting model is capable of dealing with free chip geometry and chip-tool contact length. The coupling with thermal effects is also considered. Orthogonal cutting experiments are performed for 0.2% carbon steel with tools having 3 different edge radii and the tool forces are measured. The experimental results are discussed in comparison with the results of the FEM analysis. From the study, we confirm that this cutting model can well be applied to the cutting process considered the tool edge radius and that a major causes of the "size effect" is the tool edge radius. With numerical analysis, the effects of the tool edge radius on the stress distributions in workpiece, the temperature distributions in workpiece and tool, and the chip shape are investigated.estigated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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