Following the recent trend in the automotive manufacturing technologies, the product design subject to the die casting becomes more and more complex. The requirement of the die design becomes more demanding than ever before. In some cases the product's shape can have multiple slender manifolds. In such cases, design of the inlet and outlet parts of the die is very important in the whole manufacturing process. The main issues required for the qualified products are to attain gentle and uniform flow of the molten liquid within the passages of the die. To satisfy such issues, the inlet cylinder ('bed cylinder' in this paper) must be as large as possible and simultaneously the outlet opening at the end of each passage must be as small as possible. However these in turn obviously bring additional manufacturing costs caused by re-melting of the bed cylinder and increased power due to the small outlet-openings. The purpose of this paper is to develop effective simulation methods of calculation for fluid flows in multiple columns, which mimic the actual complex design, and to get some useful information which can give some contributions to the die-casting industry. We have used a commercial code CFX in the numerical simulation. The primary parameter involved is the size of the air-vent. We will show how the very small opening of the outlet, i.e. the air-vent, can be treated with the aid of the porous model provided in the code. To check the validity of the numerical results we have also conducted a simple experiment by using water.
The ultimate carrying capacity of axially loaded welded square box section members made of medium and high strength steels (nominal yield stresses varying from 345 MPa to 460 MPa), with large width-to-thickness ratios ranging from 35 to 70, is analyzed by finite element method (FEM). At the same time, the numerical results are compared with the predicted results using Direct Strength Method (DSM), modified DSM and Effective Yield Strength Method (EYSM). It shows that curve a, rather than curve b recommended in Code for design of steel structures GB50017-2003, should be used to check the local-overall interaction buckling strength of welded square section columns fabricated from medium and high strength steels when using DSM, modified DSM and EYSM. Despite all this, EYSM is conservative. Compared to EYSM and modified DSM, DSM provides a better prediction of the ultimate capacities of welded square box compression members with large width-thickness ratios over a wide range of width-thickness ratios, slenderness ratios and steel grades. However, for high strength steels (nominal yield strength greater than 460 MPa), the numerical and existent experimental results indicate that DSM overestimates the load-carrying capacities of the columns with width-thickness ratio smaller than 45 and slenderness ratio less than 80. Further, for the purpose of making it suitable for a wider scope, DSM has been modified (called proposed modified DSM). The proposed modified DSM is in excellent agreement with the numerical and existing experimental results.
For an axially loaded box-shaped member, the width-to-thickness ratio of the plate elements preferably should not be greater than 40 for Q235 steel grades in accordance with the Chinese code GB50017-2003. However, in practical engineering the plate width-to-thickness ratio is up to 120, much more than the limiting value. In this paper, a 3D nonlinear finite element model is developed that accounts for both geometrical imperfections and residual stresses and the ultimate capacity of welded built-up box columns, with larger width-to-thickness ratios of 60, 70, 80, and 100, is simulated. At the same time, the interaction buckling strength of these members is determined using the effective width method recommended in the Chinese code GB50018-2002, Eurocode 3 EN1993-1 and American standard ANSI/AISC 360-10 and the direct strength method developed in recent years. The studies show that the finite element model proposed can simulate the behavior of nonlinear buckling of axially loaded box-shaped members very well. The width-to-thickness ratio of the plate elements in welded box section columns can be enlarged up to 100 for Q235 steel grades. Good agreements are observed between the results obtained from the FEM and direct strength method. The modified direct strength method provides a better estimation of the column strength compared to the direct strength method over the full range of plate width-to-thickness ratio. The Chinese code and Eurocode 3 are overly conservative prediction of column capacity while the American standard provides a better prediction and is slightly conservative for b/t = 60. Therefore, it is suggested that the modified direct strength method should be adopted when revising the Chinese code.
본 연구에서는 건축구조용 고성능강 HSA800의 건축구조부재로의 적용을 위한 연구로써, 용접 제작된 각형강관 및 H형강에 대해 단주편심압축 실험을 바탕으로 해석모델을 이용한 검증이 이루어졌다. 특히, 고성능강 조립단주의 유한요소해석을 이용한 변수연구와 P-M 상관관계로부터 현행 기준의 적용여부를 평가하고자 하였으며, 폭두께비와 축력비를 주요변수로 두었다. 변수모델의 P-M상관도 분석결과, 압축력에 대한 비세장단면은 모두 현행기준의 요구에서 크게 상회하는 결과를 얻었고 축력비가 낮을수록 휨강도비에 충분한 여유를 갖는 것을 확인하였다. 압축력에 대한 세장판 단면을 갖는 각형강관의 경우, 현행기준의 요구에 못 미치는 결과를 보였다.
본 연구는 물윗수염박쥐(Myotis daubentonii ussuriensisi)의 정자 미세구조적 특징을 알아보기 위하여 투과전자현미경(TEM)으로 관찰한 결과는 다음과 같다. 물윗수염박쥐 정자두부의 길이는 $4.5{\mu}m$, 폭은 $2.0{\mu}m$이었으며, 핵은 그 중 $4.3{\mu}m$로 정자두부의 대부분을 차지하고 있었으며, 핵의 후방부에서 전방부쪽으로 갈수록 폭이 가늘어지며 두부의 전체적인 모양은 탄환형(bull-shaped)을 취하고 있었다. 또한, 핵과 첨체는 Apical body에 의해 분리되어져 있었다. 정자경부는 basal plate, capitulum, segmented columns으로 구성되어져 있었다. 12~14개의 가는띠로 구성된 Segmented columns들의 밑부분은 중편부의 외측섬유와 연결되어져 있었다. 중편부의 미토콘드리아 초들은 나선상으로 배열되어져 있었으며, 그 수는 57개이었다. Satellite fibers는 외측섬유들 사이에 불규칙하게 관찰되어 졌으며, 중편부를 제외하고 다른 부분에서는 관찰되지 않았다. 중편부의 외측섬유는 1, 5, 6, 9번이 다른 것보다 크며, 꼬리의 축사구조는 전형적인 9+2구조이었으며, 미부의 미세소관들은 불규칙하게 배열되어져 있었다.
Moment resisting stub columns (MRSCs) have increasingly adopted in special moment-resisting frame (SMF) systems in steel building structures, especially in Asian countries. The MRSCs typically provide a lower deformation capacity compared to shear-panel stub columns, a limited post-yield stiffness, and severe strength degradation as adopting slender webs. A new MRSC design with cored configuration, consisting of a core-segment and two side-segments using different steel grades, has been proposed in the study to improve the demerits mentioned above. Several full-scale components of the cored MRSC were experimentally investigated focusing on the hysteretic performance of plastic hinges at the ends. The effects of the depths of the core-segment and the adopted reduced column section details on the hysteretic behavior of the components were examined. The measured hysteretic responses verified that the cored MRSC enabled to provide early yielding, great ductility and energy dissipation, enhanced post-yield stiffness and limited strength degradation due to local buckling of flanges. A parametric study upon the dimensions of the cored MRSC was then conducted using numerical discrete model validated by the measured responses. Finally, a set of model equations were established based on the results of the parametric analysis to accurately estimate strength backbone curves of the cored MRSCs under increasing-amplitude cyclic loadings.
Suh Yong-Kweon;Li Zi Lu;Jeong Jong-Hyun;Lee Jun-Hee
Journal of Mechanical Science and Technology
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제20권10호
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pp.1765-1772
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2006
High-pressure die casting such as thixocasting and rheocasting is an effective process in the manufacturing automotive parts. Following the recent trend in the automotive manufacturing technologies, the product design subject to the die casting becomes more and more complex. Simultaneously the injection speed is also designed to be very high to establish a short cycletime. Thus, the requirement of the die design becomes more demanding than ever before. In some cases the product's shape can have multiple slender manifolds. In such cases, design of the inlet and outlet parts of the die is very important in the whole manufacturing process. The main issues required for the qualified products are to attain gentle and uniform flow of the molten liquid within the passages of the die. To satisfy such issues, the inlet cylinder ('bed cylinder' in this paper) must be as large as possible and simultaneously the outlet opening at the end of each passage must be as small as possible. However these in turn obviously bring additional manufacturing costs caused by re-melting of the bed cylinder and increased power due to the small outlet-openings. The purpose of this paper is to develop effective simulation methods of calculation for fluid flows in multiple columns, which mimic the actual complex design, and to get some useful information which can give some contributions to the die-casting industry. We have used a commercial code CFX in the numerical simulation. The primary parameter involved is the size of the bed cylinder. We will show how the very small opening of the outlet can be treated with the aid of the porous model provided in the code. To check the validity of the numerical results we have also conducted a simple experiment by using water.
G, Beulah Gnana Ananthi;Roy, Krishanu;Lim, James B.P.
Steel and Composite Structures
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제42권4호
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pp.513-538
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2022
This paper reports on experiments addressing the buckling and collapse behavior of an innovative built-up cold-formed steel (CFS) columns. The built-up column consists of four individual CFS lipped channels, two of them placed back-to-back at the web using two self-drilling screw fasteners at specified spacing along the column length, while the other two channels were connected flange-to-flange using one self-drilling screw fastener at specified spacing along the column length. In total, 12 experimental tests are reported, covering a wide range of column lengths from stub to slender columns. The initial geometric imperfections and material properties were determined for all test specimens. The effect of screw spacing, load-versus axial shortening behaviour and buckling modes for different lengths and screw spacing were investigated. Nonlinear finite element (FE) models were also developed, which included material nonlinearities and initial geometric imperfections. The FE models were validated against the experimental results, both in terms of axial capacity and failure modes of built-up CFS columns. Furthermore, using the validated FE models, a parametric study was conducted which comprises 324 models to investigate the effect of screw fastener spacing, thicknesses and wide range of lengths on axial capacity of back-to-back and flange-to-flange built-up CFS channel sections. Using both the experimental and FE results, it is shown that design in accordance with the American Iron and Steel Institute (AISI) and Australia/New Zealand (AS/NZS) standards is slightly conservative by 6% on average, while determining the axial capacity of back-to-back and flange-to-flange built-up CFS channel sections.
Orlando, Maurizio;Lavacchini, Giovanni;Ortolani, Barbara;Spinelli, Paolo
Steel and Composite Structures
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제24권2호
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pp.201-211
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2017
This study evaluates the reliability of present European codes in predicting the collapse load of columns made with perforated cold-formed steel (CFS) profiles under combined axial load and bending. To this aim, a series of experimental tests on slender open-section specimens have been performed at varying load eccentricity. Preliminarily, stub column tests have also been performed to calculate the effective section properties of the investigated profile. By comparison of experimental data with code-specified M-N strength domains, the authors demonstrate that present code formulations may underestimate the collapse load of thin-walled perforated open sections. The study is the first step of a wider experimental and numerical study aimed at better describing strength domains of perforated CFS open sections.
The dynamic response characteristics of Tension Leg Platforms(TLPs) in waves are examined for presenting the basic data for design of TLPs. The numerical approach is based on a combination of the three dimensional source distribution method and the dynamic response analysis method, in which the superstructure of TLP is assumed to be flexible instead of rigid. Restoring forces by hydrostatic pressure on the submerged surface of a TLP have been accurately calculated by excluding the assumption of the slender body theory. The hydrodynamic interactions among TLP members, such as columns and pontoons, and the structural damping are included in the motion and structural analysis. Numerical results are compared with the experimental ones, which are obtained in the literature, concerning the motion and tension responses of a TLP in waves. The results of comparison confirmed the validity of the proposed approach.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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