In this study, we constructed the mathematical model to evaluate the roundness for plastic injection mold parts with complicated 3D curvatures. Mathematically we started off from the equation of circle and successfully derived an analytical solution so as to minimize the area of the residuals. On the other hand, we employed the numerical method the similar optimization process for the comparison. To verify the mathematical models, we manufactured and used a ball valve type plastic parts to apply the derived model. The plastic parts was fabricated under the process conditions of 220-ton injection mold machine with a raw material of polyester. we experimentally measured (x, y) position using 3D contact automated system and applied two mathematical methods to evaluated the accuracy of the mathematical models. We found that the analytical solution gives better accuracy of 0.4036 compared to 0.4872 of the numerical solution. The numerical method however may give adaptiveness and versatility for optional simulations such as a fixed center.
혼합 유한 요소 기법을 이용하여 STEEL과 같은 강체와 접합된 RUBBER에서의 계면 균열을 해석한다. 먼저 비압축성 물질의 유한 요서 해석을 위해 혼합 유한요소(Mixed Finite Element) 정식화를 한다. 이때 RUBER를 Mooney-Rivlin Material로 가정한다. 다음으로 대변형에 있어서 J-적분이 포텐셜 에너지 방출률로서의 의미를 갖는가를 확인하고 유한 요소 해석 결과를 검증한 후 여러 균열 길이에 대해서 에너지 방출률을 계산하고 균열 성장 안정성을 검토한다.
Murthy, A. Rama Chandra;Ganapathi, S. Chitra;Saibabu, S.;Lakshmanan, N.;Jayaraman, R.;Senthil, R.
Structural Engineering and Mechanics
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제33권5호
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pp.605-619
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2009
This paper presents the details of finite element (FE) modeling and analysis of an external prestressing technique to strengthen a prestressed concrete (PSC) end block. Various methods of external prestressing techniques have been discussed. In the proposed technique, transfer of external force is in shear mode on the end block creating a complex stress distribution. The proposed technique is useful when the ends of the PSC girders are not accessible. Finite element modeling issues have been outlined. Brief description about material nonlinearity including key aspects in modeling inelastic behaviour has been provided. Finite element (FE) modeling including material, loading has been explained in depth. FE analysis for linear and nonlinear static analysis has been conducted for varying external loadings. Various responses such as out-of-plane deformation and slip have been computed and compared with the corresponding experimental observations. From the study, it has been observed that the computed slope and slip of the steel bracket under external loading is in good agreement with the corresponding experimental observations.
접착제와 피착재의 물성치는 고정된 값을 가지기보다 항상 어느 정도의 불확실성을 내포하고 있으며, 이는 결합부의 성능에 영향을 미치게 된다. 본 논문에서는 컨벤스 모델링을 이용하여 불확실한 물성치를 갖는 단일 겹치기 이음의 응력해석을 수행하였다. 불확실성을 고려한 수치해석 결과, 결합부에 작용하는 전단 및 수직 응력은 증가하였으며 이는 결합부의 강도 해석에 불확실성이 반드시 고려되어야 함을 보여준다. 또한 컨벡스 모델링의 신뢰성과 효율성을 입증하기 위해 몬테카를로 기법에 의한 응력 해석 결과와 비교하였으며, 두 방법에 의한 결과는 잘 일치함을 알 수 있었다.
Woo, Kwang S.;Lee, Dong W.;Yang, Seung H.;Ahn, Jae S.
Geomechanics and Engineering
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제15권5호
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pp.1101-1111
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2018
This study aims to present accurate soil modeling and validation of a single roadside guardrail post as well as a single concrete pile installed near cut slopes or compacted sloping embankment. The conventional Winkler's elastic spring model and p-y curve approach for horizontal ground cannot directly be applied to sloping ground where ultimate soil resistance is significantly dependent on ground inclination. In this study, both grid-based 3-D FE model and particle-based SPH (smoothed particle hydrodynamics) model available in LS-DYNA have been adopted to predict the static behavior of a laterally loaded guardrail post. The SPH model has potential to eliminate any artificial soil stiffness due to the deterioration of the node-connected Lagrangian soil mesh. For this purpose, this study comprises two parts. Firstly, only 3-D FE modeling has been tested to show the numerical validity for a single concrete pile in sloping ground using Mohr-Coulomb material. However, this material option cannot be implemented for SPH elements. Nevertheless, Mohr-Coulomb model has been used since this material model requires six input soil data that can be obtained from the comparative papers in literatures. Secondly, this work is extended to compute the lateral resistance of a guardrail post located near the slope using the hybrid approach that combines Lagrange FE elements and SPH elements by the suitable node-merging option provided by LS-DYNA. For this analysis, the FHWA soil material developed for application to road-base soils has been used and also allows the application of SPH element.
Acharya, Raju;Han, Jie;Parsons, Robert L.;Brennan, James J.
Geomechanics and Engineering
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제11권5호
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pp.625-638
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2016
This paper presents field study and numerical modeling results for a single-cell low-fill concrete box culvert under a flexible pavement subjected to traffic loading. The culvert in the field test was instrumented with displacement transducers to capture the deformations resulting from different combinations of static and traffic loads. A low-boy truck with a known axle configuration and loads was used to apply seven static load combinations and traffic loads at different speeds. Deflections under the culvert roof were measured during loading. Soil and pavement samples were obtained by drilling operation on the test site. The properties of the soil and pavement layers were determined in the laboratory. A 3-D numerical model of the culvert was developed using a finite difference program FLAC3D. Linear elastic models were used for the pavement layers and soil. The numerical results with the material properties determined in the laboratory were compared with the field test results. The observed deflections in the field test were generally smaller under moving loads than static loads. The maximum deflections measured during the static and traffic loads were 0.6 mm and 0.41 mm respectively. The deflections computed by the numerical method were in good agreement with those observed in the field test. The deflection profiles obtained from the field test and the numerical simulation suggest that the traffic load acted more like a concentrated load distributed over a limited area on the culvert. Elastic models for culverts, pavement layers, and surrounding soil are appropriate for numerical modeling of box culverts under loading for load rating purposes.
Numerical modeling for a coke dry quenching process was developed and evaluated. The cokes had similar characteristics to a porous material, therefore, its quenching analysis was simplified as a cooling process of porous blocks. A uniform inlet temperature and constant properties of materials in the oven were also assumed. With given operating conditions, temperature profiles in the cokes were calculated and compared to the actual values. The calculated temperature gradient was high at the upper part of the coke flow and the cooling rate decreased as cokes came down to the exit port. The exit port temperature of cokes was similar to the measured value, however, temperature-dependent material properties and operating conditions must be considered to predict the temperature precisely. The calculated results could be applied to design a coke oven to produce high quality cokes.
Although extensive efforts have been devoted to the optimal design of composite laminated plates in recent years, some practical issues still need further research. One of them is the handling of the uncertainties in material properties, which were ignored in most researches in the past. In this paper, the convex modeling is used in calculating the failure criterion, given as constraint, to consider the uncertain material properties in the thickness optimization. Numerical results show that the optimal thickness increases when the uncertainties of elastic moduli considered, which shows such uncertainties should not be ignored for safe and reliable designs.
El Sallah, Zagane Mohammed;Smail, Benbarek;Abderahmane, Sahli;Bouiadjra, B. Bachir;Boualem, Serier
Structural Engineering and Mechanics
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제60권3호
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pp.405-412
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2016
Bone is a living material with a complex hierarchical structure that gives it remarkable mechanical properties. Bone constantly undergoes mechanical. Its quality and resistance to fracture is constantly changing over time through the process of bone remodeling. Numerical modeling allows the study of the bone mechanical behavior and the prediction of different trauma caused by accidents without expose humans to real tests. The aim of this work is the modeling of the femur fracture under static solicitation to create a numerical model to simulate this element fracture. This modeling will contribute to improve the design of the indoor environment to be better safe for the passengers' transportation means. Results show that vertical loading leads to the femur neck fracture and horizontal loading leads to the fracture of the femur diaphysis. The isotropic consideration of the bone leads to bone fracture by crack propagation but the orthotropic consideration leads to the fragmentation of the bone.
Mirzaee, Mohammad Javad;Alaee, Farshid Jandaghi;Hajsadeghi, Mohammad;Zirakian, Tadeh
Structural Engineering and Mechanics
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제61권6호
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pp.693-700
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2017
Concrete cover cracking due to the corrosion of steel reinforcing bars is one of the main causes of deterioration in Reinforced Concrete (RC) structures. The oxidation level of the bars causes varying levels of expansion. The rebar expansions could lead to through-thickness cracking of the concrete cover, where depending on the cracking characteristics, the service life of the structures would be affected. In this paper, the effect of geometrical and material parameters, i.e., concrete cover thickness, reinforcing bar diameter, and concrete tensile strength, on the required pressure for concrete cover cracking due to corrosion has been investigated through detailed numerical simulations. ABAQUS finite element software is employed as a modeling platform where the concrete cracking is simulated by means of eXtended Finite Element Method (XFEM). The accuracy of the numerical simulations is verified by comparing the numerical results with experimental data obtained from the literature. Using a previously proposed empirical equation and the numerical model, the time from corrosion initiation to the cover cracking is predicted and then compared to the respective experimental data. Finally, a parametric study is undertaken to determine the optimum ratio of the rebar diameter to the reinforcing bars spacing in order to avoid concrete cover delamination.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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