In the concrete structures, the magnitude and distribution of the temperature due to the heat of hydration are related to the thermal properties of each component composed of the concrete, the initial temperature, the type of formwork, and the ambient temperature of exposed surfaces. Even though the reinforcing steel bar has completely different thermal properties, it has been excluded. In the thermal analysis on the concrete structures. In this study, finite element analysis was performed on the concrete structures including the reinforcing steel in order to investigate their effect on temperature and stress distribution due to the heat of hydration. As the steel ratio increased, the maximum temperature and the internal-external temperature difference decreased by 32.5% and 10%, respectively. It is clear that the inclusion of reinforcing steel bars on the heat of hydration analysis is indispensable to obtain realistic solutions for the prediction of the maximum temperature and stresses
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.39
no.5
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pp.453-460
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2015
Since the Fukushima nuclear accident, several researchers are extensively studying the effect of torsion on the piping systems In nuclear power plants. Piping installations in power plants with a circumferential crack can be operated under combined loading conditions such as bending and torsion. ASME Code provides flaw evaluations for fully plastic fractures using limit load criteria for the structural integrity of the cracked pipes. According to the recent version of Code, combined loadings are provided only for the membrane and bending. Even though actual operating conditions have torsion loading, the methodology for evaluating torsion load is not established. This paper provides the results of limit load analyses by using finite element models for circumferentially cracked pipes under pure bending, pure torsion, and combined bending and torsion with tension. Theoretical limit load solutions based on net-section fully plastic criteria are suggested and verified with the results of finite element analyses.
Gunaydin, Murat;Adanur, Suleyman;Altunisik, Ahmet Can;Sevim, Baris;Turker, Emel
Steel and Composite Structures
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v.17
no.4
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pp.405-429
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2014
In this paper, it is aimed to determine the structural behavior of suspension bridges considering construction stages and different soil conditions. Bosporus Suspension Bridge connecting the Europe and Asia in Istanbul is selected as an example. Finite element model of the bridge is constituted using SAP2000 program considering existing drawings. Geometric nonlinearities are taken into consideration in the analysis using P-Delta large displacement criterion. The time dependent material strength of steel and concrete and geometric variations is included in the analysis. Time dependent material properties are considered as compressive strength, aging, shrinkage and creep for concrete, and relaxation for steel. To emphases the soil condition effect on the structural behavior of suspension bridges, each of hard, medium and soft soils are considered in the analysis. The structural behavior of the bridge at different construction stages and different soil conditions has been examined. Two different finite element analyses with and without construction stages are carried out and results are compared with each other. At the end of the analyses, variation of the displacement and internal forces such as bending moment, axial forces and shear forces for bridge deck and towers are given in detail. Also, displacement and stresses for bridge foundation are given with detail. It can be seen from the analyses that there are some differences between both analyses (with and without construction stages) and the results obtained from the construction stages are bigger. It can be stated that the analysis without construction stages cannot give the reliable solutions. In addition, soil condition have effect on the structural behavior of the bridge. So, it is thought that construction stage analysis using time dependent material properties, geometric nonlinearity and soil conditions effects should be considered in order to obtain more realistic structural behavior of suspension bridges.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.21
no.8
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pp.698-707
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2011
This paper is to analyze the stability of the thick plate on inhomogeneous Pasternak foundation, with linearly varying thickness and concentrated mass by finite element method. To verify this finite element method, the results of natural frequencies and buckling stresses by the proposed method are compared with the existing solutions. The dynamic instability regions are decided by the dynamic stability analysis of the thick plate on inhomogeneous Pasternak foundation, with linearly varying thickness and concentrated mass. The non-dimensional Winkler foundation parameter is applied as 100, 1000 and non-dimensional shear foundation parameter is applied as 5. The tapered ratios are applied as 0.25 and 1.0, the ratios of concentrated mass to plate mass as 0.25 and 1.0, and the ratio of in-plane force to critical load as 0.4. As the result of numerical analysis of the thick plate on inhomogeneous Pasternak foundation for $u{\times}v=300cm{\times}300cm$ and $a{\times}b=600cm{\times}600cm$, instability areas of the thick plate which has the larger rigidity of inner area are farther from ${\beta}$-axis and narrower than those which has the larger rigidity of outer area.
Park, H.S.;Chun, H.J.;Youn, I.C.;Lee, M.K.;Choi, K.W.
Journal of Biomedical Engineering Research
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v.29
no.3
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pp.212-221
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2008
The total hip replacement (THR) has been used as the most effective way to restore the function of damaged hip joint. However, various factors have caused some side effects after the THR. Unfortunately, the success of the THR have been decided only by the proficiency of surgeons so far. Hence, It is necessary to find the way to minimize the side effect caused by those factors. The purpose of this study was to suggest the definite data, which can be used to design and choose the optimal hip implant. Using finite element analysis (FEA), the biomechanical condition of bone cement was evaluated. Stress patterns were analyzed in three conditions: cement mantle, procimal femur and stem-cement contact surface. Additionally, micro-motion was analyzed in the stem-cement contact surface. The 3-D femur model was reconstructed from 2-D computerized tomography (CT) images. Raw CT images were preprocessed by image processing technique (i.e. edge detection). In this study, automated edge detection system was created by MATLAB coding for effective and rapid image processing. The 3-D femur model was reconstructed based on anatomical parameters. The stem shape was designed using that parameters. The analysis of the finite element models was performed with the variation of parameters. The biomechanical influence of each parameter was analyzed and derived optimal parameters. Moreover, the results of FE A using commercial stem model (Zimmer's V erSys) were similar to the results of stem model that was used in this study. Through the study, the improved designs and optimal factors for clinical application were suggested. We expect that the results can suggest solutions to minimize various side effects.
Gi-Bum Lee;Youn-Young Jang;Nam-Su Huh;Sunghoon Park;Noh-Hwan Park;Jun Park
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.17
no.1
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pp.36-48
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2021
As the material aging of nuclear power plants has been progressing in domestic and overseas, crack growth becomes one of the most important issues. In this respect, the crack growth assessment has been considered an essential part of structural integrity. The crack growth assessment for nuclear power plants has been generally performed based on ASME B&PV Code, Sec. XI but the idealization of crack shape and the conservative solutions of stress intensity factor (SIF) are used. Although finite element analysis (FEA) based on iterative crack growth analysis is considered as an alternative method to simulate crack growth, there are yet no guidelines to model the crack-tip spider-web mesh for such analysis. In this study, effects of various meshing factors on FE SIF calculation are systematically examined. Based on FEA results, proper criteria for spider-web mesh in crack-tip are suggested. The validation of SIF calculation method through mapping initial stress field is investigated to consider initial residual stress on crack growth. The iterative crack-tip modeling program to simulate crack growth is developed using the proposed criteria for spider-web mesh design. The SIF results from the developed program are validated by comparing with those from technical reports of other institutes.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2000.04b
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pp.43-50
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2000
In the first-order shear deformation laminated beam theory (FSDT), the Kirchhoff hypothesis is relaxed such that the transverse normals do not remain perpendicular to the midsurface after deformation. Bending behavior of laminated composite thin-walled beams with singly- and doubly-symmetric open sections under uniformly distributed and concentrated loads is analyzed by the Timoshenko-type thin-walled beam theory. A closed-form expression for the shear correction factor of I-shaped composite laminated section is obtained. Numerical examples are presented to compare present analytical solutions by FSDT with the finite element solutions obtained by using three dimensional model. The effects of lamination of scheme and length-to-height ratio on the shear deformation of laminated composite beams with various boundary conditions are studied.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2000.04b
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pp.51-58
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2000
Lateral buckling behavior of laminated composite thin-walled I-section beams subjected to bending moment is investigated by applying the nonlinear anisotropic thin-walled beam theory. The constituent laminated thin-walled elements of I-section are assumed to be symmetrically laminated. The bending, twisting, and warping stiffnesses of the cross section are obtained based on the definitions of these stiffnesses In the thin-walled anisotropic beam theory In numerical examples, singly-symmetric I-beams with specially orthotropic, quasi-isotropic, angle-plys and various boundary conditions are considered. To validate the proposed theoretical approach, present analytical solutions are compared with three dimensional finite element solutions.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2005.04a
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pp.28-35
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2005
It is now well recognized that the ultimate limit state approach is a much better basis for design and strength assessment of ships and offshore structures since it is difficult to determine the realistic margin of safety using the traditional allowable working stress approach on the basis of linear elastic method solutions together with buckling strengthchecks adjusted by a simple plasticity correction. This paper outlines ALPS theory for ultimate limit state assessment of ship structures. ALPS is a computer software which stands for nonlinear Analysis of Large Plated Structures. Application examples of ALPS program to ultimate limit state assessment of plates, stiffened panels and ship hull girders are presented. A benchmark study is made by a comparison with the ALPS solutions with other methods including class rule formulae, nonlinear finite element methods and experimental results. Future trends on ultimate limit state assessment of ship structures are addresse[1]
This paper deals with design of a small-scaled permanent magnet generator (PMG) for wind power applications. First, this paper determines rated power and rated speed of the PMG from measured characteristics of wind turbines. Second, we derive analytical solutions for the open-circuit field in order to determine optimum magnet thickness and pole pitch/arc ratio. Third, on the basis of open circuit field solutions, stator magnetic circuit is designed. And then, a diameter of stator coil which agree with a required current density is calculated, and its turns are determined from the area of slot. Finally, finite element (FE) method is employed for validity of the designed PMG and, the back-emf measurements are also given to confirm the design.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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