Ghannadpour, S.A.M.;Shakeri, M.;Barvaj, A. Kurkaani
Steel and Composite Structures
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v.29
no.6
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pp.785-802
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2018
In this paper, two different computational methods, called Rayleigh-Ritz and collocation are developed to estimate the ultimate strength of composite plates. Progressive damage behavior of moderately thick composite laminated plates is studied under in-plane compressive load and uniform lateral pressure. The formulations of both methods are based on the concept of the principle of minimum potential energy. First order shear deformation theory and the assumption of large deflections are used to develop the equilibrium equations of laminated plates. Therefore, Newton-Raphson technique will be used to solve the obtained system of nonlinear algebraic equations. In Rayleigh-Ritz method, two degradation models called complete and region degradation models are used to estimate the degradation zone around the failure location. In the second method, a new energy based collocation technique is introduced in which the domain of the plate is discretized into the Legendre-Gauss-Lobatto points. In this new method, in addition to the two previous models, the new model named node degradation model will also be used in which the material properties of the area just around the failed node are reduced. To predict the failure location, Hashin failure criteria have been used and the corresponding material properties of the failed zone are reduced instantaneously. Approximation of the displacement fields is performed by suitable harmonic functions in the Rayleigh-Ritz method and by Legendre basis functions (LBFs) in the second method. Finally, the results will be calculated and discussions will be conducted on the methods.
Hidayat, Banu A.;Hu, Hsuan-Teh;Hsiao, Fu-Pei;Han, Ay Lie;Sosa, Lisha;Chan, Li-Yin;Haryanto, Yanuar
Computers and Concrete
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v.27
no.5
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pp.457-472
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2021
Reinforced concrete (RC) buildings in Taiwan have suffered failure from strong earthquakes, which was magnified by the non-ductile detailing frames. Inadequate reinforcement as a consequence of the design philosophy prior to the introduction of current standards resulted in severe damage in the column and beam-column joint (BCJ). This study establishes a finite element analysis (FEA) of the non-ductile detailing RC column, BCJ, and three-story building that was previously tested through a tri-axial shaking table test. The results were then validated to laboratory specimens having the exact same dimensions and properties. FEA simulation integrates the concrete damage plasticity model and the elastic-perfectly plastic model for steel. The load-displacement responses of the column and BCJ specimens obtained from FEA were in a reasonable agreement with the experimental curves. The resulting initial stiffness and maximum base shear were found to be a close approximation to the experimental results. Also, the findings of a dynamic analysis of the three-story building showed that the time-history data of acceleration and displacement correlated well with the shaking table test results. This indicates the FEA implementation can be effectively used to predict the RC frame performance and failure mode under seismic loads.
What is desirable in engineering is to bring the engineering model as close to reality as possible while the simplicity of model is also considered. In recent years, several studies have been performed on nanocomposites but some of these studies are somewhat far from reality. For example, in many of these studies, the carbon nanotubes (CNTs) are assumed completely straight, flawless and uniformly distributed throughout the matrix but by studying nanocomposites, we find that this is not the case. In this paper, three steps have been taken to bring the presented models for nanocomposites closer to reality. One is that assuming the straightness of nanotubes is removed and the waviness is considered. Also, the nanotubes are not considered to be pristine and the influence of defect is included in accordance with reality. In addition, the approximation of uniform distribution of nanotubes is ignored and according to experimental observations, the effect of nanotube aggregation is considered. As far as we know, this is the first study on these three topics together in an article. Moreover, we also include the size effects in our models for nanocomposites. To show the accuracy of our models, our results are calibrated with experimental results and compared with theoretical model. For numerical examples, we present the buckling behaviors of nanocomposites including the size effects using nonlocal theory and compare the results of our models with the results of models with above-mentioned approximations.
Chuan, M.W.;Wong, Y.B.;Hamzah, A.;Alias, N.E.;Sultan, S. Mohamed;Lim, C.S.;Tan, M.L.P.
Advances in nano research
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v.12
no.2
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pp.213-221
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2022
Silicon carbide (SiC) is a binary carbon-silicon compound. In its two-dimensional form, monolayer SiC is composed of a monolayer carbon and silicon atoms constructed as a honeycomb lattice. SiC has recently been receiving increasing attention from researchers owing to its intriguing electronic properties. In this present work, SiC nanoribbons (SiCNRs) are modelled and simulated to obtain accurate electronic properties, which can further guide fabrication processes, through bandgap engineering. The primary objective of this work is to obtain the electronic properties of monolayer SiCNRs by applying numerical computation methods using nearest-neighbour tight-binding models. Hamiltonian operator discretization and approximation of plane wave are assumed for the models and simulation by applying the basis function. The computed electronic properties include the band structures and density of states of monolayer SiCNRs of varying width. Furthermore, the properties are compared with those of graphene nanoribbons. The bandgap of ASiCNR as a function of width are also benchmarked with published DFT-GW and DFT-GGA data. Our nearest neighbour tight-binding (NNTB) model predicted data closer to the calculations based on the standard DFT-GGA and underestimated the bandgap values projected from DFT-GW, which takes in account the exchange-correlation energy of many-body effects.
We suggest new 2D two-way Parabolic equation algorithm for multiple scattering. Our method is based on the successive performance of the single scattering approach. First. as the single scattering algorithm, the reflected and transmitted fields are calculated at the vertical interface of a range independent sector. Then. the reflected field is saved and the transmitted field Propagated to the next vertical interface with the split-step Pade method. After one step ends, the same Process is repeatedly performed with the change of the Propagation direction until the reflected field at the vertical interface is close to zero. Final incoming and outgoing fields are obtained as the sum of the wave fields obtained for each step. Our algorithm is relatively simple for the numerical implementation and requires less computational resources than the existing algorithm for multiple scattering
Kookhyun Kim;Sung-Ju Park;Keunhwa Lee;Dae-Seung Cho
The Journal of the Acoustical Society of Korea
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v.43
no.1
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pp.138-144
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2024
This paper presents a bistatic to monostatic conversion technique to analyze the bistatic target strength of submarines. The technique involves determining the transmission path length of acoustic waves, which are emitted from a source, scattered off an underwater target, and eventually received by a receiver. By generating a corresponding virtual scattering surface, this method effectively transforms the target strength analysis problem from bistatic to monostatic. The converted monostatic target strength problem can be assessed using a well-established monostatic numerical methods. The bistatic target strength analysis for Benchmark Target Strength Simulation (BeTTSi), a widely used target strength model were performed. The results were compared with those calculated by boundary element methods and Kirchhoff approximation, and confirmed the validity and the practical applicability of the proposed analysis technique for evaluating submarine target strength.
Some core designs integrate high-enriched fuel and moderator materials to enhance neutron utilization. This combination results in a broad spectrum within the system, posing challenges in resonance calculation. This paper introduces a general framework to realize resonance self-shielding treatment in broad-spectrum fuel lattice problems. The framework consists of three components. First, a new energy group structure is devised to support resonance calculation in the entire energy range and capture spectral transition and thermalization effects during eigenvalue calculation. Second, the subgroup method based on narrow approximation is selected as a universal method to perform resonance calculation. Finally, transport equations for each fissionable region are solved for neutron flux to collapse the fission spectrum. The proposed method is verified against fast, intermediate, and thermal spectrum pin cell problems and an assembly problem featuring a fast-thermal coupled spectrum. Numerical results affirm the accuracy of the proposed method in handling these scenarios, with eigenvalue errors below 154 pcm for pin cell problems and 106 pcm for the assembly problem. The verification results revealed that the proposed method enables accurate resonance self-shielding treatment for broad-spectrum problems.
Resistivity logging instruments were designed to measure electrical resistivity of formation, which can be directly interpreted to provide water-saturation profile. Short and long normal logging measurements are made under groundwater level. In some investigation sites, groundwater level reaches to a depth of a few meters. It has come to attention that the proximity of groundwater level might distort short and long normal logging readings, when the measurements are made near groundwater level, owing to the proximity of an insulating air. This study investigates the effects of the proximity of groundwater level (and also the proximity of earth surface) on the normal by simulating normal logging measurements near groundwater level. In the simulation, we consider all the details of real logging situation, i.e., the presence of wellbore, the tool mandrel with current and potential electrodes, and currentreturn and reference-potential electrodes. We also model the air to include the earth’'s surface in the simulation rather than the customary choice of imposing a boundary condition. To obtain apparent resistivity, we compute the voltage, i.e., potential difference between monitoring and reference electrodes. For the simulation, we use a twodimensional, goal-oriented and high-order self-adaptive hp finite element refinement strategy (h denotes the element size and p the polynomial order of approximation within each element) to obtain accurate simulation results. Numerical results indicate that distortion on the normal logging is greater when the reference potential electrode is closer to the borehole and distortions on long normal logging are larger than those on short normal logging.
The Present study analyzed the pressure-flow characteristics of a Korean shunt valve. Changes in the characteristic currie depending on the design parameters were also investigated. The Korean shunt valve used in the present study was constant pressure type and our analyses were validated through experiments. We applied fluid-structure interaction to solve the flow dynamic Problem because the small diaphragm in the valve was made from flexible silicone elastomers. Considering the material nonlinearity of the hyper-elastic material. the Mooney-Rivlin approximation was employed. The results of the numerical analyses were close to the experimental results The major Pressure drop was observed to happen in the small diaphragm. The slope of the pressure-flow characteristic curve was computed to be 0.37mm$H_2O$.hr/cc, which was similar to the average value of commercial shunt valves. 0.40mm$H_2O$.hr/cc. Therefore. our valves analyzed in the Present study showed a Proper Pressure control characteristics of the constant pressure type shunt valves. The opening pressure could be controlled by adjusting the amount of predeflection of the valve diaphragm. In order to obtain opening pressures of 25mm$H_2O$ and 80mm$H_2O$, respectively, and the required predeflection was found to be 10.2$\mu$m and 35.3$\mu$m. The flow orifice size was found to be within 10$\mu$m during valve operation Therefore, Precision design and manufacturing techniques are necessary for successful operations of the shunt valve. The study indicated the amount of predeflection as well as the magnitude of corner rounding of the diaphragm edge are important design parameters to influence the slope of the pressure-flow characteristic curve.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.26
no.5
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pp.518-527
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2016
The present study considers the usage of concentrated forces to simulate real panel flutter. The concept of using concentrated forces have been validated for studying the flutter of wing structure in subsonic flow, yet its application in the supersonic region remained to be explored. Hence, a simply supported panel subjected to forces, equivalent to aerodynamic force is considered for studying supersonic panel flutter. The distributed aerodynamic forces are approximated to few concentrated forces by taking numerical integration. The aeroelastic equation is formulated using the classical small-deflection theory and the piston theory for linear panel flutter whereas for emulated panel flutter the flutter equation is derived by replacing the pressure due to aerodynamic loading with pressure from concentrated loading. Finally, flutter frequency, flutter dynamic pressure, and corresponding mode shape are found for emulated panel flutter and compared with linear panel flutter. Two important parameters, the number of concentrated forces and their location are discussed through numerical examples and optimization process respectively. So far, the flutter results acquired in this study are reasonable to suggest the feasibility of reproducing panel flutter using concentrated forces.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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