International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제8권3호
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pp.60-63
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2007
Weight functions in fracture mechanics represent the stress intensity factors as weighted averages of the externally impressed boundary tractions and body forces. We extended the weight function theory for cracked linear elastic materials to calculate the notch stress intensity factor of a notched structure with anti-plane deformation. The well-known method of deriving weight functions by differentiation cannot be used for notched structures. By combining an appropriate singular field with a regular field, we derived weight functions for the notch stress intensity factor. Closed expressions of weight functions for notched cylindrical bodies are given as examples.
The differential equations governing free, in-plane vibrations of circular curved beams with elastic springs at beth ends, including the effects of axial deformation, rotatory inertia and shear defamation. are solved numerically using the corresponding boundary conditions. The lowest three natural frequencies are calculated over a wide range of non-dimensional system parameters, the radial, tangential and rotational spring parameters, the subtended angle, the slenderness ratio and the shear parameter.
In this paper, an in-plane deformation measuring system using a dual-beam shear interferometer was constructed to measure the in-plane deformation of the measuring object. The in-plane deformation of the object was quantitatively measured according to the load and surface treatment conditions of the object. We also verified the reliability of the proposed technique by simultaneously performing the technique with an electronic speckle pattern interferometry system (ESPI), which is another laser application measurement technology. Digital shearography directly measures the deformation gradient or strain components and has the advantages of being full-field, noncontact, highly sensitive, and robust. It offers a much higher measurement sensitivity compared with noncoherent measurement methods and is more robust and applicable to in-field tests.
Several test methods, including micro strain/deformation measurement techniques, have been studied to more reliably measure the micro properties in micro/nano materials. Therefore, in this study, the continuous measurement of in-plane tensile strain in micro-sized specimens of thin film materials was introduced using the micro-ESPI technique. TiN and Au thin films 1 and $0.47\;\mu{m}$ thick, respectively, were deposited on the silicon wafer and fabricated into the micro-sized tensile specimens using the electromachining process. The micro-tensile loading system and micro-ESPI system were developed to measure the tensile strain during micro-tensile test. The micro-tensile stress-strain for these materials was determined using the algorithm for continuous strain measurement. Furthermore, algorithm for enhancing the sensitivity to measurement of in-plane tensile strain was suggested. According to the algorithm for enhancement of sensitivity, micro-tensile strain data between interfringe were calculated. It is shown that the algorithm for enhancement of the sensitivity suggested in this study makes the sensitivity to the in-plane tensile strain increase.
In this paper, we present the equations of motion by which the natural vibration of a rotating annular disk can be analyzed accurately. These equations are derived from the theory of finite deformation and the principle of virtual work. The radial displacements of annular disk at the steady state where the disk is rotating at a constant angular velocity are determined by non-linear static equations formulated with 1-dimensional finite elements in radial direction. The linearlized equations of the in-plane vibrations at the disturbed state are also formulated with 1-dimensional finite elements in radial direction along the number of nodal diameters. They are expressed as in functions of the radial displacements at the steady state and the disturbed displacements about the steady state. In-plane static deformation modes of an annular disk are used as the displacement functions for the interpolation functions of the 1-dimensional finite elements. The natural vibrations of an annular disk with different boundary conditions are analyzed by using the presented model and the 3-dimensional finite element model to verify accuracy of the presented equations of motion. Its results are compared and discussed.
A finite strip formulation was developed for buckling and free vibration analysis of laminated composite plates based on different shear deformation plate theories. The different shear deformation theories such as Zigzag higher order, Refined Plate Theory (RPT) and other higher order plate theories by variation of transverse shear strains through plate thickness in the parabolic form, sine and exponential were adopted here. The two loaded opposite edges of the plate were assumed to be simply supported and remaining edges were assumed to have arbitrary boundary conditions. The polynomial shape functions are applied to assess the in-plane and out-of-plane deflection and rotation of the normal cross-section of plates in the transverse direction. The finite strip procedure based on the virtual work principle was applied to derive the stiffness, geometric and mass matrices. Numerical results were obtained based on various shear deformation plate theories to verify the proposed formulation. The effects of length to thickness ratios, modulus ratios, boundary conditions, the number of layers and fiber orientation of cross-ply and angle-ply laminates were determined. The additional results on the same effects in the interaction of biaxial in-plane loadings on the critical buckling load were determined as well.
곡선보(curved beam)의 회전관성(rotatory inertia) 및 전단변형(shear deformation)을 고려한 면외(out-of-plane) 자유진동을 해석하는데 미분구적법(DQM)을 이용하여 고정-고정 경계조건(boundary conditions)과 다양한 굽힘각(opening angles)에 따른 진동수(frequencies)를 계산하였다. DQM의 결과는 엄밀해(efact solution) 또는 다른 수치해석 결과와 비교하였으며, DQM은 적은 요소(grid points)를 사용하여 정확한 해석결과를 보여주었다.
곡선보(curved beam)의 회전관성(rotatory inertia) 및 전단변형(shear deformation)을 고려한 평면내(in-plane) 자유진동을 해석하는데 미분구적법(DQM)을 이용하여 고정-고정 경계조건(boundary conditions)과 다양한 굽힘각(opening angles)에 따른 진동수(frequencies)를 계산하였다. DQM의 결과는 엄밀해(exact solution) 또는 다른 수치해석(Rayleigh-Ritz, Galerkin 또는 FEM) 결과와 비교하였으며, DQM은 적은 요소(grid points)를 사용하여 정회한 해석결과를 보여주었다.
Consistent finite strain Plate constitutive relations are derived based on a hyperelastic formulation for an isotropic material. Plate equilibrium equations under finite strain are derived following a static kinematic approach. Three Euler angles and four shear angles, based on Timoshenko beam theory, represent the kinematics of the deformations in the plate cross section. The Green deformation tensor has been expressed in term of a deformation tensor associated with the deformation and stretches of an embedded plate element. Buckling formulation includes the in-plane axial deformation prior to buckling and transverse as well as in-plane shear deformations. Numerical results for a simply supported thick plate under uni-axial compression force are presented.
The braking hose in the automotive hydraulic braking system exhibits the complicated anisotropic large deformation while its movable end is moving along the cyclic path according to the steering and bump/rebound motions of vehicle. The complicated large deformation may cause not only the interference with other adjacent automotive parts but also the durability problem resulting in the fatal microcraking. In this regard, the design of high-durable braking hose with the interference-free layout becomes a hot issue in the automotive industry. However, since it has been traditionally relied on the cost-/time-consuming trial and error experiments, the cost- and time-effective optimum design method that can replace the experiment is highly desirable. Meanwhile, the hose deformed configuration and fatigue life are different for different hose cyclic paths, so that their characteristic investigation becomes an important preliminary research subject. As a preliminary step for developing the optimum design methodology, we in this study investigate the hose deformed configuration and the fatigue life for four representative hose cyclic paths.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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