The present contribution is concerned with the static and dynamic stability of a piezo-laminated Bernoulli-Euler beam subjected to an axial compressive force. Recently, an inconsistent derivation of the equations of motions of such a smart structural system has been presented in the literature, where it has been claimed, that an axial piezoelectric actuation can be used to control its stability. The main scope of the present paper is to show that this unfortunately is impossible. We present a consistent theory for composite beams in plane bending. Using an exact description of the kinematics of the beam axis, together with the Bernoulli-Euler assumptions, we obtain a single-layer theory capable of taking into account the effects of piezoelectric actuation and buckling. The assumption of an inextensible beam axis, which is frequently used in the literature, is discussed afterwards. We show that the cited inconsistent beam model is due to inadmissible mixing of the assumptions of an inextensible beam axis and a vanishing axial displacement, leading to the erroneous result that the stability might be enhanced by an axial piezoelectric actuation. Our analytical formulations for simply supported Bernoulli-Euler type beams are verified by means of three-dimensional finite element computations performed with ABAQUS.
Kim Ji-Hoon;Lee Myoung-Gyu;Chung Kwan-Soo;Youn Jae-Ryoun;Kang Tae-Jin
Fibers and Polymers
/
v.7
no.1
/
pp.42-50
/
2006
In this paper, elasto-plastic constitutive equations for highly anisotropic and asymmetric materials are developed and their numerical implementation is presented. Some engineering materials such as fiber reinforced composites show different material behavior in the different material directions (anisotropy) as well as in tension and compression (asymmetry). Although these materials have mostly been analyzed using the anisotropic elastic constitutive equations, the necessity of consideration of plastic properties has been frequently reported in the previous works. In order to include both the anisotropic and asymmetric properties of composite materials, the Drucker-Prager yield criterion is modified by adding anisotropic parameters and initial components of translation. The implementation procedure for the developed theory and algorithms is presented based on the implicit finite element scheme. The measured data from the previous work are used to validate the present constitutive equations.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
/
v.29
no.3
s.234
/
pp.439-446
/
2005
The theoretical method is developed to investigate the vibration characteristics of the combined cylindrical shells with an annular plate joined to the shell at any arbitrary axial position. The structural rotational coupling between shell and plate is simulated using the rotational artificial spring. For the translational coupling, the continuity conditions for the displacements of shell and plate are used. For the uncoupled annular plate, the transverse motion is considered and the in-plane motions are not. And the additional transverse and in-plane motions of the coupled annular plate by shell deformation are considered in analysis. Theoretical formulations are based on Love's thin shell theory. The frequency equation of the combined shell with an annular plate is derived using the Rayleigh-Ritz approach. The effect of inner-to-outer radius ratio, axial position and thickness of annular plate on vibration characteristics of combined cylindrical shells is studied. To demonstrate the validity of present theoretical method, the finite element analysis is performed.
The flow behavior of polymer melts within a slit die is an important consideration when designing a die geometry. The quality of the extruded polymer product can be determined through an evaluation of the flow homogeneity, wall shear rate and pressure drop across the central height of the die. However, mathematical formulations cannot fully determine the behavior of the flow due to the complex nature of fluid dynamics and the nonlinear physical properties of the polymer melts. This paper examines two slit die geometries in terms of outlet velocity uniformity, shear rate uniformity at the walls and pressure drop by using the licensed computational fluid dynamics package, Ansys POLYFLOW, based on the finite element method. The Carreau-Yasuda viscosity model was used for the rheological properties of the polypropylene. Comparative analysis of the simulation results will conclude that the modified die design performs better in all three aspects providing uniform exit velocity, uniform wall shear rates, and lower pressure drop.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
/
v.5
no.4
/
pp.50-60
/
2004
A very flexible beam can be used to model various types of continuous mechanical parts such as cables and wires. In this paper, the dynamic properties of a very flexible beam, included in a multibody system, are analyzed using absolute nodal coordinates formulation, which is based on finite element procedures, and the general continuum mechanics theory to represent the elastic forces. In order to consider the dynamic interaction between a continuous large deformable beam and a rigid multibody system, a combined system equations of motion is derived by adopting absolute nodal coordinates and rigid body coordinates. Using the derived system equation, a computation method for the dynamic stress during flexible multibody simulation is presented based on Euler-Bernoulli beam theory, and its reliability is verified by a commercial program NASTRAN. This method is significant in that the structural and multibody dynamics models can be unified into one numerical system. In addition, to analyze a multibody system including a very flexible beam, formulations for the sliding joint between a very deformable beam and a rigid body are derived using a non-generalized coordinate, which has no inertia or forces associated with it. In particular, a very flexible catenary cable on which a multibody system moves along its length is presented as a numerical example.
We present a short review for authors' previous work on direct numerical simulations for inertialess hard particle suspensions formulated either with a Newtonian fluid or with viscoelastic polymeric fluids to understand the microstructural evolution and the bulk material behavior. We employ two well-defined bi-periodic domain concepts such that a single cell problem with a small number of particles may represent a large number of repeated structures: one is the sliding bi-periodic frame for simple shear flow and the other is the extensional bi-periodic frame for planar elongational flow. For implicit treatment of hydrodynamic interaction between particle and fluid, we use the finite-element/fictitious-domain method similar to the distributed Lagrangian multiplier (DLM) method together with the rigid ring description. The bi-periodic boundary conditions can be effectively incorportated as constraint equations and implemented by Lagrangian multipliers. The bulk stress can be evaluated by simple boundary integrals of stresslets on the particle boundary in such formulations. Some 2-D example results are presented to show effects of the solid fraction and the particle configuration on the shear and elongational viscosity along with the micro-structural evolution for both particles and fluid. Effects of the fluid elasticity has been also presented.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
/
v.30
no.1
/
pp.36-43
/
2002
Thermopiezoelastic snap-through phenomena of piezolaminated plates are investigated by applying an are-length scheme to Newton-Raphson method. Based on the layerwise displacement theory and von Karman strain-displacement relationships, nonlinear finite element formulations are derived for the thermopiezoelastic composite plates. From the static and dynamic viewpoint, nonlinear thermopierzoelastic behavior and vibration characteristicx are stuied for symmetric and eccentric structural models with various piezoelestric actuation modes. Present results show the possibility to enhance the performance, namely thermopiezoelastic snapping, induced by the excessive piezoelectric actuation in the active suppression of thermally buckled large deflection piezolaminated paltes.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
/
v.30
no.10
s.253
/
pp.1227-1234
/
2006
Up to now, several mathematical theories based on strain energy functions have been developed for rubber materials. These theories, coupled with the finite element method, can be used very effectively by engineers to analyze and design rubber components. However, due to the complexities of the mathematical formulations and the lack of general guidelines available fur the analysis of rubber components, it is a formidable task for an engineer to analyze rubber components. In this paper a method for predicting strain energy functions - Neo-Hookean model and Mooney-Rivlin model - from the hardness using the empirical equation without any experiment is discussed. First based on the elasticity theories of rubber, the relation between stress and strain is defined. Then for the butyl rubbers, the model constants of Neo-Hookean model and Mooney-Rivlin model are calculated from uniaxial tension tests. From the results, the usefulness of the empirical equation to estimate elastic modulus from hardness is confirmed and, fur Mooney-Rivlin model, the predicted and the experimental model constants are compared and discussed.
Most design practices have not taken advantage of the advanced theories in the modern fracture mechanics and finite element analysis due to complexity of analysis as well as the large quantity of vaguely defined parameters in actual designs. This paper considers fatigue problems in bridge structures using effective analytical and design tools from the field of qualitative constraint reasoning. A set of software modules was developed for fatigue analysis ,and evaluation, which is easily applicable in engineering practices of bridge designers. The software modules integrate techniques in the field of knowledge representation and qualitative reasoning, into the conventional fatigue analysis. The techniques enable the use complex analysis formulations to tackle practical problems with uncertainties, and present the design outcome in two-dimensional design space. Appropriate engineering assumptions and judgments in carrying out these procedures, often the most difficult part for practicing engineers, can be partially produced by using qualitative reasoning to define the trends and ranges, interval constraint analysis to derive the controlling parameters, as well as design space to account for practical experience. This paper depicts a way of complex analysis to practical engineering designs with qualitative reasoning.
This paper proposes a nonlinear computational modeling approach for the behaviors of structural systems subjected to fire. The proposed modeling approach consists of fire dynamics analysis, nonlinear transient-heat transfer analysis for predicting thermal distributions, and thermomechanical analysis for structural behaviors. For concretes, transient heat formulations are written considering temperature dependent heat conduction and specific heat capacity and included within the thermomechanical analyses. Also, temperature dependent stress-strain behaviors including compression hardening and tension softening effects are implemented within the analyses. The proposed modeling technique for transient heat and thermomechanical analyses is first validated with experimental data of reinforced concrete (RC) beams subjected to high temperatures, and then applied to a bridge model. The bridge model is generated to simulate the fire incident occurred by a gas truck on April 29, 2007 in Oakland California, USA. From the simulation, not only temperature distributions and deformations of the bridge can be found, but critical locations and time frame where collapse occurs can be predicted. The analytical results from the simulation are qualitatively compared with the real incident and show good agreements.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.