Hidden order in serrated flow of metallic glasses

We report results of statistical and dynamic analysis of the serrated stress-time curves obtained from compressive constant strain-rate tests on two metallic glass samples with different ductility levels in an effort to extract hidden information in the seemingly irregular serrations. Two distinct types of dynamics are detected in these two alloy samples. The stress-strain curve corresponding to the less ductile Zr65Cu15Ni10Al10 alloy is shown to exhibit a finite correlation dimension and a positive Lyapunov exponent, suggesting that the underlying dynamics is chaotic. In contrast, for the more ductile Cu47.5Zr47.5Al5 alloy, the distributions of stress drop magnitudes and their time durations obey a power-law scaling reminiscent of a self-organized critical state. The exponents also satisfy the scaling relation compatible with self-organized criticality. Possible physical mechanisms contributing to the two distinct dynamic regimes are discussed by drawing on the analogy with the serrated yielding of crystalline samples. The analysis, together with some physical reasoning, suggests that plasticity in the less ductile sample can be attributed to stick-slip of a single shear band, while that of the more ductile sample could be attributed to the simultaneous nucleation of a large number of shear bands and their mutual interactions. (C) 2011 Acta Materialia Inc. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

An efficient hybrid approach for design of automotive wheel bearings

Wheel bearings play a crucial role in the mobility of a vehicle by minimizing motive power loss and providing stability in cornering maneuvers. Detailed engineering analysis of a wheel bearing subsystem under dynamic conditions poses enormous challenges due to the nonlinearity of the problem caused by multiple factional contacts between rotating and stationary parts and difficulties in prediction of dynamic loads that wheels are subject to. Commonly used design methodologies are based on equivalent static analysis of ball or roller bearings in which the latter elements may even be represented with springs. In the present study, an advanced hybrid approach is suggested for realistic dynamic analysis of wheel bearings by combining lumped parameter and finite element modeling techniques. A validated lumped parameter representation serves as an efficient tool for the prediction of radial wheel load due to ground reaction which is then used in detailed finite element analysis that automatically accounts for contact forces in an explicit formulation.

Partial delamination modeling in composite beams using a finite element method

A new method of modeling partial delamination in composite beams is proposed and implemented using the finite element method. Homogenized cross-sectional stiffness of the delaminated beam is obtained by the proposed analytical technique, including extension-bending, extension-twist and torsion-bending coupling terms, and hence can be used with an existing finite element method. A two noded C1 type Timoshenko beam element with 4 degrees of freedom per node for dynamic analysis of beams is implemented. The results for different delamination scenarios and beams subjected to different boundary conditions are validated with available experimental results in the literature and/or with the 3D finite element simulation using COMSOL. Results of the first torsional mode frequency for the partially delaminated beam are validated with the COMSOL results. The key point of the proposed model is that partial delamination in beams can be analyzed using a beam model, rather than using 3D or plate models. (c) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Multithreaded Test Synthesis for Deadlock Detection

Designing and implementing thread-safe multithreaded libraries can be a daunting task as developers of these libraries need to ensure that their implementations are free from concurrency bugs, including deadlocks. The usual practice involves employing software testing and/or dynamic analysis to detect. deadlocks. Their effectiveness is dependent on well-designed multithreaded test cases. Unsurprisingly, developing multithreaded tests is significantly harder than developing sequential tests for obvious reasons. In this paper, we address the problem of automatically synthesizing multithreaded tests that can induce deadlocks. The key insight to our approach is that a subset of the properties observed when a deadlock manifests in a concurrent execution can also be observed in a single threaded execution. We design a novel, automatic, scalable and directed approach that identifies these properties and synthesizes a deadlock revealing multithreaded test. The input to our approach is the library implementation under consideration and the output is a set of deadlock revealing multithreaded tests. We have implemented our approach as part of a tool, named OMEN1. OMEN is able to synthesize multithreaded tests on many multithreaded Java libraries. Applying a dynamic deadlock detector on the execution of the synthesized tests results in the detection of a number of deadlocks, including 35 real deadlocks in classes documented as thread-safe. Moreover, our experimental results show that dynamic analysis on multithreaded tests that are either synthesized randomly or developed by third-party programmers are ineffective in detecting the deadlocks.

Governing Equations and Numerical Solutions of Tension Leg Platform with Finite Amplitude Motion

It is demonstrated that when tension leg platform (TLP) moves with finite amplitude in waves, the inertia force, the drag force and the buoyancy acting on the platform are nonlinear functions of the response of TLP. The tensions of the tethers are also nonlinear functions of the displacement of TLP. Then the displacement, the velocity and the acceleration of TLP should be taken into account when loads are calculated. In addition, equations of motions should be set up on the instantaneous position. A theoretical model for analyzing the nonlinear behavior of a TLP with finite displacement is developed, in which multifold nonlinearities are taken into account, i.e., finite displacement, coupling of the six degrees of freedom, instantaneous position, instantaneous wet surface, free surface effects and viscous drag force. Based on the theoretical model, the comprehensive nonlinear differential equations are deduced. Then the nonlinear dynamic analysis of ISSC TLP in regular waves is performed in the time domain. The degenerative linear solution of the proposed nonlinear model is verified with existing published one. Furthermore, numerical results are presented, which illustrate that nonlinearities exert a significant influence on the dynamic responses of the TLP.

基于变形修正的局部刚体化动力模型简化方法

提出一种基于变形修正的动力模型简化方法,以复杂工程结构的有限元模型为基础,根据运动同步性假设将结构分成若干同步性区域,采用适当的位移模式去逼近位移真值,再通过总体应变能最小来优化,从而得到整体位移与局部位移模式间的转换关系,算例结果表明了简化方法的有效性.

基于柔度修正的局部刚体化结构动力模型简化方法

提出一种基于柔度修正的局部刚体化结构动力模型简化方法.以复杂工程结构的有限元模型为基础,根据运动同步性假设将结构分成若干同步性区域,对每个区域引入准刚体模态,实现对结构的简化.同时对简化方法进行误差分析,利用柔度修正的思路实现对简化变化矩阵的修正,得到更精确的简化结果.以海洋平台结构作为算例应用该方法,得到了比较满意的简化结果.

三峡升船机系统动态响应分析

根据三峡升船机最新设计报告,采用有限元软件ANSYS构建了升船机系统有限元模型,包括承船厢、提升钢索、滑轮组、平衡重、厢内水体、驱动机构和刹车机构;通过数值模拟,对升船机系统进行了模态分析及动态响应研究,内容包括升船机系统的流固耦合模态及其在各种工况(起动、刹车、事故)下的动态响应和影响因素分析,如弹簧刚度、误载水深、阻尼、承船厢的位置等.计算结果表明:对于升船机这样一个复杂系统,该文所建立的有限元模型及数值算法是合理的,其结果可为升船机系统整体设计提供必要的参考.

永乐大钟及悬挂支撑系统的撞钟过程瞬态分析

采用ANSYS有限元分析软件对永乐大钟及其悬挂支撑系统建立了有限元模型,进行了撞钟过程有限元瞬态分析及动力强度校核。通过有限元计算,获得了大钟各局部考察对象及整体的应力、位移分布情况和各部分的动力响应和对强度的影响,为合理撞钟和加固提供了科学依据与技术指导。

Análise de fadiga em pontes rodoviárias de concreto armado

As pontes rodoviárias de concreto armado estão sujeitas às ações dinâmicas variáveis devido ao tráfego de veículos sobre o tabuleiro. Estas ações dinâmicas podem gerar o surgimento das fraturas ou mesmo a sua propagação na estrutura. A correta consideração destes aspectos objetivou o desenvolvimento de um estudo, de forma a avaliar os esforços do tráfego de veículos pesados sobre o tabuleiro. As técnicas para a contagem de ciclos de esforços e a aplicação das regras de dano acumulado foram analisadas através das curvas S-N de diversas normas estudadas. A ponte rodoviária investigada é constituída por quatro vigas longitudinais, três transversinas e por um tabuleiro de concreto armado. O modelo computacional, desenvolvido para a análise dinâmica da ponte, foi concebido com base no emprego de técnicas usuais de discretização através do método dos elementos finitos. O modelo estrutural da obra de arte rodoviária estudada foi simulado com base no emprego de elementos finitos sólidos tridimensionais. Os veículos são representados a partir de sistemas massa-mola-amortecedor. O tráfego dessas viaturas é considerado mediante a simulação de comboios semi-infinitos, deslocando-se com velocidade constante sobre o tabuleiro da ponte. As conclusões deste trabalho versam acerca da vida útil de serviço dos elementos estruturais de pontes rodoviárias de concreto armado submetidas às ações dinâmicas provenientes do tráfego de veículos pesados sobre o tabuleiro.

Diseño de sistema de suspensión progresiva Pro-Link

[ES]Mediante este trabajo se va a diseñar un mecanismo para crear un sistema de suspensión progresiva para la suspensión trasera de una motocicleta a partir de un muelle lineal. El muelle introducido en la suspensión será lineal, por lo tanto, tendrá una sola rigidez, constante y la cual delimita el muelle, pero gracias a un mecanismo diseñado especialmente para la suspensión trasera de una moto, se va conseguir que la rigidez varíe. El mecanismo utilizado para este trabajo se llama Pro-Link y la empresa que lo emplea es Honda. Para ello, se creará un esquema del mecanismo en sí y tras un análisis cinemático mediante el programa Creo Parametric, y haciendo varios cambios en el sistema para ajustarlo a la mejor progresividad posible, se obtendrá la gráfica en la que se observará la curva que marca la rigidez progresiva. Esto es, se verá la evolución de la nueva rigidez dependiendo de la oscilación vertical de la rueda. Por otra parte, gracias a un análisis dinámico del mismo programa se conseguirán las reacciones del sistema y se calcularán los elementos auxiliares de éste para el buen funcionamiento del mismo. Finalmente, se creará el diseño del triángulo y un diseño preliminar del basculante mediante el método de elementos finitos del programa.

Motion simulation of annular polishing

Based on the Coulomb friction model, the frictional motion model of workpiece relating to the polishing pad was presented in annular polishing. By the dynamic analysis software, the model was simulated and analysed. The conclusions from the results were that the workpiece did not rotate steadily. When the angular velocity of ring and the direction were the same as that of the polishing pad, the angular velocity of workpiece hoicked at the beginning and at the later stage were the same as that of the polishing pad before contacting with the ring. The angular velocity of workpiece vibrated at the moment of contacting with the ring. After that the angular velocity of workpiece increased gradually and fluctuated at a given value, while the angular velocity of ring decreased gradually and also fluctuated at a given value. Since the contact between the workpiece and the ring was linear, their linear velocities and directions should be the same. But the angular velocity of workpiece was larger than that of the polishing pad on the condition that the radius of the workpiece was less than that of the ring. This did not agree with the pure translation principle and the workpiece surface could not be flat, either. Consequently, it needed to be controlled with the angular velocity of ring and the radii of the ring and the workpiece, besides friction to make the angular velocity of workpiece equal to that of the polishing pad for obtaining fine surface flatness of the workpiece. Copyright © 2007 Inderscience Enterprises Ltd.}

Verificação à fadiga de pontes rodoviárias mistas (aço-concreto)

As pontes rodoviárias mistas (aço-concreto) estão sujeitadas às ações dinâmicas variáveis, por exemplo, devido ao tráfego de veículos sobre a superfície irregular do pavimento. Estas ações dinâmicas podem gerar a nucleação de fraturas ou mesmo a sua propagação sobre a estrutura. A correta consideração desses aspectos objetivou o desenvolvimento de uma metodologia de análise, com a finalidade de avaliar os níveis dos esforços e tensões oriundos do tráfego dos veículos sobre a superfície irregular do pavimento e, bem como, proceder uma verificação à fadiga de obras de arte rodoviárias em aço e mistas (aço-concreto). Para tal, as técnicas para a contagem de ciclos de tensão e a aplicação das regras de dano acumulado foram analisadas através de curvas do tipo S-N, associadas a diversas normas de projeto. A ponte rodoviária mista (aço-concreto) investigada neste estudo é constituída por quatro vigas de aço longitudinais e por um tabuleiro de concreto armado. O modelo numérico-computacional, desenvolvido para a análise dinâmica da ponte, foi concebido com base em técnicas usuais de discretização através do método dos elementos finitos. Simulam-se as almas das vigas de aço e as lajes de concreto do tabuleiro através de elementos finitos de casca. As mesas dessas vigas, transversinas e os enrijecedores são modelados por elementos de viga tridimensionais. Os veículos são representados a partir de sistemas "massa-mola-amortecedor". O tráfego dessas viaturas é considerado mediante a simulação de comboios semi-infinitos, deslocando-se com velocidade constante sobre a ponte. As conclusões da presente investigação versam acerca da vida útil de serviço dos elementos estruturais de pontes mistas (aço-concreto).

Modelagem do comportamento dinâmico de passarelas tubulares em aço e mistas (aço-concreto)

A experiência dos engenheiros estruturais e os conhecimentos adquiridos pelo uso de materiais e novas tecnologias, têm ocasionado estruturas de aço e mistas (aço-concreto) de passarelas cada vez mais ousadas. Este fato tem gerado estruturas de passarelas esbeltas, e consequentemente, alterando os seus estados de limite de serviço e último associados ao seu projeto. Uma consequência direta desta tendência de projeto é o aumento considerável das vibrações das estruturas. Portanto, a presente investigação foi realizada com base em um modelo de carregamento mais realista, desenvolvido para incorporar os efeitos dinâmicos induzidos pela caminhada de pessoas. O modelo de carregamento considera a subida e a descida da massa efetiva do corpo em cada passo. A posição da carga dinâmica também foi alterada de acordo com a posição do pedestre sobre a estrutura e a função do tempo gerada, possui uma variação espacial e temporal. O efeito do calcanhar do pedestre também foi incorporado na análise. O modelo estrutural investigado baseia-se em uma passarela tubular (aço-concreto), medindo 82,5m. A estrutura é composta por três vãos (32,5 m, 20,0 m e 17,5 m, respectivamente) e dois balanços (7,5 m e 5,0 m, respectivamente). O sistema estrutural é constituído por perfis de aço tubular e uma laje de concreto, e é atualmente utilizada para travessia de pedestres. Esta investigação é realizada com base em resultados experimentais, relacionando a resposta dinâmica da passarela com as obtidas via modelos de elementos finitos. O modelo computacional proposto adota as técnicas de refinamento de malha, usualmente presente em simulações pelo método de elementos finitos. O modelo de elementos finitos foi desenvolvido e validado com resultados experimentais. Este modelo de passarela tubular permitiu uma avaliação dinâmica completa, investigando especialmente ao conforto humano e seus limites de utilização associados à vibração. A resposta dinâmica do sistema, em termos de acelerações de pico, foi obtida e comparada com os valores limites propostos por diversos autores e padrões de projeto. As acelerações de pico encontradas na presente análise indicou que a passarela tubular investigada apresentou problemas relacionados com o conforto humano. Por isso, foi detectado que este tipo de estrutura pode atingir níveis de vibrações excessivas que podem comprometer o conforto do usuário na passarela e especialmente a sua segurança.

Modelagem do comportamento estrutural estático e dinâmico de lajes nervuradas de concreto armado.

Diversos pesquisadores têm estudado o comportamento e o emprego de lajes nervuradas de concreto armado em sistemas estruturais na engenharia civil que demonstrem viabilidade sob o ponto de vista técnico e econômico. Por esta razão, inúmeros trabalhos têm sido publicados nos últimos anos respaldados por testes experimentais e análises numéricas. Neste contexto, diversos tipos de sistemas estruturais de lajes nervuradas têm sido desenvolvidos. Assim sendo, o objetivo desta investigação é o de contribuir, no que tange ao estudo do comportamento estrutural estático e dinâmico de lajes nervuradas de concreto armado, tendo em mente o emprego destas em sistemas estruturais na engenharia civil. Este trabalho de pesquisa objetiva também o estudo da resposta dinâmica de lajes nervuradas de concreto armado, sob o ponto de vista de conforto humano, especialmente quando essas estruturas encontram-se submetidas a atividades humanas rítmicas. A definição das ações dinâmicas atuantes sobre os modelos estruturais foi feita com base em resultados experimentais, que consideram grupos de indivíduos desenvolvendo atividades rítmicas correspondentes à ginástica aeróbica (atividade sincronizada). São empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos (MEF), por meio do programa de elementos finitos ANSYS. No presente modelo computacional, as vigas de bordo, nervuras e a laje de concreto armado são simuladas por elementos finitos de casca. Os resultados obtidos ao longo do estudo, em termos das acelerações de pico, são confrontados e comparados com os limites propostos por normas de projeto, sob o ponto de vista do conforto humano. Com base na análise dinâmica das lajes nervuradas investigadas foi possível verificar que as atividades humanas rítmicas podem vir a gerar valores de acelerações de pico elevados e que violam os critérios de conforto humano. Deste modo, foi observado que, as acelerações nos modelos estudados, podem atingir níveis elevados de vibração que comprometem o conforto dos usuários.