The state-based peridynamics is considered a nonlocal method in which the equations of motion utilize integral form as opposed to the partial differential equations in the classical continuum mechanics. As a result, the enforcement of boundary conditions in solid mechanics analyses cannot follow the standard way as in a classical continuum theory. In this paper, a new approach for the boundary condition enforcement in the state-based peridynamic formulation is presented. The new method is first formulated based on a convex kernel approximation to restore the Kronecker-delta property on the boundary in 1-D case. The convex kernel approximation is further localized near the boundary to meet the condition that recovers the correct boundary particle forces. The new formulation is extended to the two-dimensional problem and is shown to reserve the conservation of linear momentum and angular momentum. Three numerical benchmarks are provided to demonstrate the effectiveness and accuracy of the proposed approach.
Elliptical tubes may buckle in an elastic local buckling failure mode under uniform compression. Previous analyses of the local buckling of these members have assumed that the cross-section is hollow, but it is well-known that the local buckling capacity of thin-walled closed sections may be increased by filling them with a rigid medium such as concrete. In many applications, the medium many not necessarily be rigid, and the infill can be considered to be an elastic material which interacts with the buckling of the elliptical tube that surrounds it. This paper uses an energy-based technique to model the buckling of a thin-walled elliptical tube containing an elastic infill, which elucidates the physics of the buckling phenomenon from an engineering mechanics basis, in deference to a less generic finite element approach to the buckling problem. It makes use of the observation that the local buckling in an elliptical tube is localised with respect to the contour of the ellipse in its cross-section, with the localisation being at the region of lowest curvature. The formulation in the paper is algebraic and it leads to solutions that can be determined by implementing simple numerical solution techniques. A further extension of this formulation to a stiffness approach with multiple degrees of buckling freedom is described, and it is shown that using the simple one degree of freedom representation is sufficiently accurate for determining the elastic local buckling coefficient.
This paper presents a new nonlocal stress variational principle approach for the transverse free vibration of an Euler-Bernoulli cantilever nanobeam with an initial axial tension at its free end. The effects of a nanoscale at molecular level unavailable in classical mechanics are investigated and discussed. A sixth-order partial differential governing equation for transverse free vibration is derived via variational principle with nonlocal elastic stress field theory. Analytical solutions for natural frequencies and transverse vibration modes are determined by applying a numerical analysis. Examples conclude that nonlocal stress effect tends to significantly increase stiffness and natural frequencies of a nanobeam. The relationship between natural frequency and nanoscale is also presented and its significance on stiffness enhancement with respect to the classical elasticity theory is discussed in detail. The effect of an initial axial tension, which also tends to enhance the nanobeam stiffness, is also concluded. The model and approach show potential extension to studies in carbon nanotube and the new result is useful for future comparison.
In this paper, a meshfree shell adaptive procedure is developed for the applications in the sheet metal forming simulation. The meshfree shell formulation is based on the first-order shear deformable shell theory and utilizes the degenerated continuum and updated Lagrangian approach for the nonlinear analysis. For the sheet metal forming simulation, an h-type adaptivity based on the meshfree background cells is considered and a geometric error indicator is adopted. The enriched nodes in adaptivity are added to the centroids of the adaptive cells and their shape functions are computed using a first-order generalized meshfree (GMF) convex approximation. The GMF convex approximation provides a smooth and non-negative shape function that vanishes at the boundary, thus the enriched nodes have no influence outside the adapted cells and only the shape functions within the adaptive cells need to be re-computed. Based on this concept, a multi-level refinement procedure is developed which does not require the constraint equations to enforce the compatibility. With this approach the adaptive solution maintains the order of meshfree approximation with least computational cost. Two numerical examples are presented to demonstrate the performance of the proposed method in the adaptive shell analysis.
In this work, we present the theoretical formulation, operator split solution procedure and partitioned software development for the coupled thermomechanical systems. We consider the general case with nonlinear evolution for each sub-system (either mechanical or thermal) with dedicated time integration scheme for each sub-system. We provide the condition that guarantees the stability of such an operator split solution procedure for fully nonlinear evolution of coupled thermomechanical system. We show that the proposed solution procedure can accommodate different evolution time-scale for different sub-systems, and allow for different time steps for the corresponding integration scheme. We also show that such an approach is perfectly suitable for parallel computations. Several numerical simulations are presented in order to illustrate very satisfying performance of the proposed solution procedure and confirm the theoretical speed-up of parallel computations, which follow from the adequate choice of the time step for each sub-problem. This work confirms that one can make the most appropriate selection of the time step with respect to the characteristic time-scale, carry out the separate computations for each sub-system, and then enforce the coupling to preserve the stability of the operator split computations. The software development strategy of direct linking the (existing) codes for each sub-system via Component Template Library (CTL) is shown to be perfectly suitable for the proposed approach.
Molecular dynamics (MD) systems are highly nonlinear and nonlocal, and the conventional model order reduction methods are ineffective for MD systems. The RBF-POD method (Lee and Chen, 2013) employed a radial basis function (RBF) approximated potential energies and inter-atomic forces of MD systems under the framework of the proper orthogonal decomposition (POD) method for the reduced-order modeling of MD systems. In this work, we focus on the numerical procedures of the RBF-POD method and demonstrate how to apply this approach to the modeling of ds-DNA molecules under stretching and bending conditions.
In this paper, thermodynamical properties of crystalline silicon under strain are calculated using classical molecular dynamics (MD) simulations based on the Tersoff interatomic potential. The Helmholtz free energy of the silicon crystal under strain is calculated by using the ensemble method developed by Frenkel and Ladd (1984). To account for quantum corrections under strain in the classical MD simulations, we propose an approach where the quantum corrections to the internal energy and the Helmholtz free energy are obtained by using the corresponding energy deviation between the classical and quantum harmonic oscillators. We calculate the variation of thermodynamic properties with temperature and strain and compare them with results obtained by using the quasi-harmonic model in the reciprocal space.
A brief review of the research works on ground vibrations caused by trains moving in underground tunnels is first given. Then, the finite/infinite element approach for simulating the soil-tunnel interaction system with semi-infinite domain is summarized. The tunnel is assumed to be embedded in a homogeneous half-space or stratified soil medium. The train moving underground is modeled as an infinite harmonic line load. Factors considered in the parametric studies include the soil stratum depth, damping ratio and shear modulus of the soil with or without tunnel, and the thickness of the tunnel lining. As far as ground vibration is concerned, the existence of a concrete tunnel may somewhat compensate for the loss due to excavation of the tunnel. For a soil stratum resting on a bedrock, the resonance peak and frequency of the ground vibrations caused by the underground load can be rather accurately predicted by ignoring the existence of the tunnel. Other important findings drawn from the parametric studies are given in the conclusion.
The flow of electrical current through a microscopic actual contact spot between two conductors is influenced by the flow through adjacent contact spots. A smoothed version of this interaction effect is developed and used to predict the contact resistance when the statistical size and spatial distribution of contact spots is known. To illustrate the use of the method, an idealized fractal rough surface is defined using the random midpoint displacement algorithm and the size distribution of contact spots is assumed to be given by the intersection of this surface with a constant height plane. With these assumptions, it is shown that including finer scale detail in the fractal surface, equivalent to reducing the sampling length in the measurement of the surface, causes the predicted resistance to approach the perfect contact limit.
In this paper, a simple approach is presented for studying the dynamic response of multi-span steel bridges supported by pylons of different heights, subjected to earthquake motions acting along the axis of the bridge with spatial variations. The analysis is carried out using the modal analysis technique, while the solution of the integral-differential equations derived is obtained using the successive approximations technique. It was found that the height of piers and the quality of the foundation soil can affect significantly the dynamical behavior of the bridges studied. Illustrative examples are presented to highlight the points of concern and useful conclusions are gathered.
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.