Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.28
no.7
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pp.834-850
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2011
In this paper, a novel tissue engineering scaffold design method based on triply periodic minimal surface (TPMS) is proposed. After generating the hexahedral elements for a 3D anatomical shape using the distance field algorithm, the unit cell libraries composed of triply periodic minimal surfaces are mapped into the subdivided hexahedral elements using the shape function widely used in the finite element method. In addition, a heterogeneous implicit solid representation method is introduced to design a 3D (Three-dimensional) bio-mimetic scaffold for tissue engineering from a sequence of computed tomography (CT) medical image data. CT image of a human spine bone is used as the case study for designing a 3D bio-mimetic scaffold model from CT image data.
Three-dimensional thermal and mechanical coupled finite element models are proposed to study the structural behaviours of shear connectors under fire. Concrete slabs, steel beams and shear connectors are modelled with eight-noded solid elements, and profiled steel deckings are modelled with eight-noded shell elements. Thermal, mechanical and geometrical nonlinearities are incorporated into the models. With the proper incorporation of thermal and mechanical contacts among steel beams, shear connectors, steel deckings and concrete slabs, both of the models are verified to be accurate after the validation against a series of push-out tests in the room temperature or under the standard fire. Various thermal and mechanical responses are also extracted and observed in details from the results of the numerical analyses, which gives a better understanding of the structural behavior of shear connectors under elevated temperatures.
Vibration measurements to monitor the condition of machinery and machine elements offers several advantages over traditional methods of nondestructive evaluation. RIST(Research Institute of Industrial Science & Technology) has established a calibration system for accelerometers that measures within a frequency range from 2Hz to 6,300Hz and a temperature range from $-40^{\circ}C$ to $180^{\circ}C$. The calibration procedures are based on the principle of the comparison method. To monitor vibration signals of machinery and machine elements, annular shear type piezoelectric accelerometers employing solid state microelectronics were fabricated. The voltage sensitivity and resonant frequency of fabricated accelerometers was 83mV/g, 23kHz, respectively. This paper discusses the method of fabrication of annular shear type piezoelectric accelerometers and the results of field tests in POSCO(Pohang Iron & Steel Co. LTD.).
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.9
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pp.1882-1887
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2002
This study is to develop a automatic design program of mechanical elements as the integrated system which can create automatically 3-dimensional solid and surface model using visualLISP. By the applying developed system to CAE system, the following objects are realized. At first, constructing the library of automatic design program for unexperienced design engineer, the 3-dimensional modeling of mechanical elements can be obtained easily. at second, the 3-dimensional model for ratchet wheel design is created by finete element model of CAE system and the optimal design condition of key way.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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1999.11a
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pp.143-148
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1999
In this paper we present the results of an analytical investigation on the existing concrete structures which are reinforced with carbon fiber grid. The carbon fiber grid and polymer mortar are utilized in the reinforcement of concrete column, beam, and tunnel lining. The physical and mechanical properties of the carbon fiber grid and polymer mortar were obtained experimentally and then used in the analytical investigation. In the analysis concrete structures are modeled with 3-D solid finite elements and the carbon fiber grid is modeled with space frame elements. Through the investigation reinforcing effect of carbon fiber grid on the existing concrete structures is confirmed.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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1997.04a
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pp.426-431
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1997
Features are well recognized to play an important role for the integration of ACD and CAPP. Majority of pervious works for the feature recognition for prismatic part is based on 3D solid model. But in real factories, 2D drawing are used more than 3D drawings. In this paper, we develope an algorithm of the feature recognition on prismatic parts in 2D drawings, using by the graph method and the heuristic algorithm. Previous algorithms have some conflicts at feature interaction. In this paper, elements are grouped into connection by the graph method. Then features are recognized by using these grouped elements and their relationships of front and side-view. For resolving the problem of feature interaction, the element graphs are modified by an deloped algorithm. This algorithm is applied to a CAPP system for milling process planning.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2006.04a
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pp.841-846
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2006
This paper addresses the method for the shape design sensitivity analysis of the buckling load in the continuous elastic body. The sensitivity formula for critical load is analytically derived and expressed in terms of shape variation, based on the continuum formulation of the stability problem. Though the buckling problem is more efficiently solved by the structural elements such as beam and shell, the elastic solids are considered in this paper because the solid elements can be used in general for any kind of structures whether they are thick or thin. The initial stress and buckling analysis is carried out by the commercial analysis code ANSYS. The sensitivity is computed by using the mathematical package MATLAB using the results of ANSYS. Several problems including straight and curved beams under compressive load, ring under pressure load, thin-walled section are chosen to illustrate the efficiency of the presented method.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2000.06a
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pp.1900-1906
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2000
In this study, the vibration screening effectiveness of barriers which can isolate structures from ground-transmitted vibration generated by harmonic forces is performed. For high frequencies, the vibration screening effectiveness of barriers is analyzed from field tests, and compared with the results from numerical analyses using a commercial program, ANSYS. Using these numerical analysis procedures, the effectiveness for vibration with various low frequencies is predicted. The frequency analysis tests of surface waves are performed in order to estimate the dynamic material properties of soil for 100 Hz, 150 Hz, 200 Hz, and 250 Hz. Three-dimensional solid elements are used in order to consider the diffraction of waves in all directions. Spring-damper combination elements are used in order to avoid the reflection of waves on the boundary. The results of numerical analysis agree with those of field tests. From the results of this numerical analyses, the reduction of vibration for low frequencies induced by the traffic loads can be predicted.
A detailed finite element modeling is presented for the simulation of the nonlinear behavior of reinforced concrete structures which manages to predict the nonlinear behavior of four different experimental setups with computational efficiency, robustness and accuracy. The proposed modeling method uses 8-node hexahedral isoparametric elements for the discretization of concrete. Steel rebars may have any orientation inside the solid concrete elements allowing the simulation of longitudinal as well as transverse reinforcement. Concrete cracking is treated with the smeared crack approach, while steel reinforcement is modeled with the natural beam-column flexibility-based element that takes into consideration shear and bending stiffness. The performance of the proposed modeling is demonstrated by comparing the numerical predictions with existing experimental and numerical results in the literature as well as with those of a commercial code. The results show that the proposed refined simulation predicts accurately the nonlinear inelastic behavior of reinforced concrete structures achieving numerical robustness and computational efficiency.
In the present paper experimental and numerical analysis of hook-ended steel fiber reinforced concrete is carried out. The experimental tests are performed on notched beams loaded in 3-point bending using fiber volume fractions up to 1.5%. The numerical analysis of fiber reinforced concrete beams is performed at meso scale. The concrete is discretized with 3D solid finite elements and microplane model is used as a constitutive law. The fibers are modelled by randomly generated 1D truss finite elements, which are connected with concrete matrix by discrete bond-slip relationship. It is demonstrated that the presented approach, which is based on the modelling of concrete matrix using microplane model, able to realistically replicate experimental results. In all investigated cases failure is due to the pull-out of fibers. It is shown that with increase of volume content of fibers the effective bond strength and slip capacity of fibers decreases.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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