In this paper, behavior of rectangular storage structures under earthquake loadings are investigated. Linear sloshing is assumed in this study. The effect of the wall flexibility is considered. Eulerian and lagrangian approaches are presented. The Eulerian approach is carried out by solving the boundary value problem for the fluid motion. In the lagrangian approach, the fluid as well as the storage structure is modelled by the finite element method. The fluid region is discretized by using fluid elements. The (1 $\times$ 1)-reduced integration is carried out for constructing the stiffness matrices of the fluid elements. Seismic analysis of the coupled system is carried out by the response spectra method. The numerical results show that the fluid forces on the wall obtained by two approaches are in good agreements. By including the effect of the wall flexibility, the forces due to fluid motion can be increased very significantly.
Minh-Ngoc Nguyen;Wonsik Jung;Soomi Shin;Joowon Kang;Dongkyu Lee
Steel and Composite Structures
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v.47
no.3
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pp.365-374
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2023
This paper presents a new scheme for constructing locking-free finite elements in thick and thin plates, called Discrete Shear Gap element (DSG), using multiphase material topology optimization for triangular elements of Reissner-Mindlin plates. Besides, common methods are also presented in this article, such as quadrilateral element (Q4) and reduced integration method. Moreover, when the plate gets too thin, the transverse shear-locking problem arises. To avoid that phenomenon, the stabilized discrete shear gap technique is utilized in the DSG3 system stiffness matrix formulation. The accuracy and efficiency of DSG are demonstrated by the numerical examples, and many superior properties are presented, such as being a strong competitor to the common kind of Q4 elements in the static topology optimization and its computed results are confirmed against those derived from the three-node triangular element, and other existing solutions.
This paper describes a reduced finite element formulation for nonlinear transient heat transfer analysis based on Lanczos Algorithm. In the proposed reduced formulation all material nonlinearities of irradiation boundary element are included using the pseudo force method and numerical time integration of the reduced formulation is conducted by Galerkin method. The results of numerical examples demonstrate the applicability and the accuracy of the proposed method for the nonlinear transient heat transfer analysis.
The paper focuses on the integration of a non-linear one-dimensional model of Synthetic Jet (SJ) actuator in a well-assessed numerical simulation method for turbulent compressible flows. The computational approach is intended to the implementation of a numerical tool suited for flow control simulations with affordable CPU resources. A strong compromise is sought between the use of boundary conditions or zero-dimensional models and the full simulation of the actuator cavity, in view of long-term simulation with multiple synthetic jet actuators. The model is integrated in a multi-domain numerical procedure where the controlled flow field is simulated by a standard CFD method for compressible RANS equations, while flow inside the actuator is reduced to a one-dimensional duct flow with a moving piston. The non-linear matching between the two systems, which ensures conservation of the mass, momentum and energy is explained. The numerical method is successfully tested against three typical test cases: the jet in quiescent air, the SJ in cross flow and the flow control on the NACA0015 airfoil.
In this study, a numerical method deals with the Chebyshev wavelet collocation and Adomian decomposition methods are proposed for solving Korteweg-de Vries equation. Integration of the Chebyshev wavelets operational matrices is derived. This problem is reduced to a system of non-linear algebraic equations by using their operational matrix. Thus, it becomes easier to solve KdV problem. The error estimation for the Chebyshev wavelet collocation method and ADM is investigated. The proposed method's validity and accuracy are demonstrated by numerical results. When the exact and approximate solutions are compared, for non-linear or linear partial differential equations, the Chebyshev wavelet collocation method is shown to be acceptable, efficient and accurate.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.18
no.4
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pp.129-134
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2001
It is essential to predict the welding deformation at assembly stage, to increase productivity through mechanization and automation effectively. A practical analysis method appled for production engineering was proposed to simulate the deformation of arc welding, with an analytical model using finite element method solving thermal-elastic-plastic behavior. In this research, for accurate assembling, 3-D thermal-elastic-plastic finite element model is used to simulate the out-of-plane deformation caused by arc welding. Efforts have been made to find out the efficient method to improve the reliability and accuracy of the numerical calculation. Each of theories of small and large deformation is applied in solving 3-D thermal-elastic-plastic problem to compare with their efficiency about calculation imes and solution accuracy. When solid elements are used in a bending problem of a plate, phenomenon that the predictive deformation is more than that of actual survey is observed. To prevent this phenomenon, reduced integration method for element is employed instead of full integration that is generally used in 3-D thermal-elastic-plastic analysis.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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1993.04a
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pp.11-18
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1993
An Analytical study of shear locking is introduced for linear thick beam element. The appropriate sampling point which eliminate shear locking phenomenon was Proposed through this study. Reduced integration point is exactly same as the sampling point obtained from this study. Numerical example indicates how shear locking is serious. some solutions for shear locking are presented.
A new method is proposed for random vibration anaylsis of hysteretic systems subjected to non-stationary random excitations. With the Bouc-Wen model, motion equations of hysteretic systems are first transformed into quasi-linear equations by applying the concept of equivalent excitations and decoupling of the real and hysteretic displacements, and the derived equation system can be solved by either the precise time integration or the Newmark-${\beta}$ integration method. Combining the numerical solution of the auxiliary differential equation for hysteretic displacements, an explicit iteration algorithm is then developed for the dynamic response analysis of hysteretic systems. Because the computational cost for a large number of deterministic analyses of hysteretic systems can be significantly reduced, Monte-Carlo simulation using the explicit iteration algorithm is now viable, and statistical characteristics of the non-stationary random responses of a hysteretic system can be obtained. Numerical examples are presented to show the accuracy and efficiency of the present approach.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.15
no.2
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pp.445-454
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1991
In this thesis, Mindlin plate element with nine nodes and three degrees-of-freedom at each node is formulated and is employed in eigen-analysis of a rectangular plates in order to alleviate locking phenomenon of eigenvalues. Eigenvalues and their modes may be locked if conventional $C_{0}$-isoparametric element is used. In order to reduce stiffness locking phenomenon, two methods (1, the general reduced and selective integration, 2, the new element that use of modified shape function) are studied. Additionally in order to reduce the error due to mass matrix, two mass matrixes (1, Gauss-Legendre mass matrix, 2, Gauss-Lobatto mass matrix) are considered. The results of eigen-analysis for two models (the square plate with all edges simply-supported and all edges built-in), computed by two methods for stiffness matrix and by two mass matrixes are compared with theoretical solutions and conventional numerical solutions. These comparisons show that the performance of the two methods with Gauss-Lobatto mass matrix is better than that of the conventional plate element. But, by considering the spurious rigid body motions, the element which employs modified shape function with full integration and Gauss-Lobatto mass matrix can elevate the accuracy and convergence of numerical solutions.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.5
no.2
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pp.19-25
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1985
By the combined use of reduced integration and addition of nonconforming displacement modes, a highly effective new plate element has been established. The displacement field of this element was formed by adding nonconforming modes only to transverse displacement component of Ahmad-Irons' element and the element matrices are computed by the numerical integrations with modified orders. Comparing with other elements, the superiority of the both NC 8-4.1 and NC 8-5.1 elements over the elements previously studied has been observed. The solutions with these elements converge to the true solutions very rapidly as the mesh is refined. These elements are also shown to be applicable to the wide range of thick and very thin plate problems.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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