디커플링장전조건의 화약 폭발시 발생하는 발파압력은 최대압력, 최대압력 도달시간, 압력파형의 함수로 나타난다. 발파 최대압력과 최대압력 도달시간은 화약과 암반 특성의 함수이다. 화약과 암반특성시험 결과로부터 그 특성치의 확률분포를 산출하였다. 화약과 암반 특성치의 확률분포가 정규분포로 나타났으므로 발파 최대압력과 최대압력 도달시간의 확률분포도 정규분포로 추정되었다. 발파 최대압력과 최대압력 도달시간에 가장 크게 영향을 미치는 변수를 파악하기 위하여 매개변수분석과 불확정성분석을 실행하였다. 최대압력과 최대압력 도달시간은 매개변수분석결과 화약특성에 가장 크게 영향을 받았지만 불확정성분석결과 화약보다 암반특성에 크게 영향을 받았다. 발파로 인하여 굴착선주 변 암반에 발생하는 손상을 수치해석으로 분석하였다. 암반손상을 산정하기 위하여 연속체손상역학에 기초하여 사용자 부 프로그램을 작성하였다. 이 부 프로그램을 ABAQUS 주 프로그램과 연결하여 해석하였다. 동적 해석결과는 확대공 발파에 의한 손상이 외곽공보다 크게 나타났다. 확대공 배치, 암반분류 세분화 등 여굴방지 방안이 제안되었다 손상계수의 파쇄기준이 불명확하므로 fuzzy-random 확률이론을 적용하여 파쇄기준과 파쇄영역을 명확하게 나타내었다.
Oveisi, Atta;Sukhairi, T. Arriessa;Nestorovic, Tamara
Structural Engineering and Mechanics
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제67권6호
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pp.643-658
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2018
In this paper, we introduce a new framework for running the finite element (FE) packages inside an online Loop together with MATLAB. Contrary to the Hardware-in-the-Loop techniques (HiL), in the proposed Software-in-the-Loop framework (SiL), the FE package represents a simulation platform replicating the real system which can be out of access due to several strategic reasons, e.g., costs and accessibility. Practically, SiL for sophisticated structural design and multi-physical simulations provides a platform for preliminary tests before prototyping and mass production. This feature may reduce the new product's costs significantly and may add several flexibilities in implementing different instruments with the goal of shortlisting the most cost-effective ones before moving to real-time experiments for the civil and mechanical systems. The proposed SiL interconnection is not limited to ABAQUS as long as the host FE package is capable of executing user-defined commands in FORTRAN language. The focal point of this research is on using the compiled FORTRAN subroutine as a messenger between ABAQUS/CAE kernel and MATLAB Engine. In order to show the generality of the proposed scheme, the limitations of the available SiL schemes in the literature are addressed in this paper. Additionally, all technical details for establishing the connection between FEM and MATLAB are provided for the interested reader. Finally, two numerical sub-problems are defined for offline and online post-processing, i.e., offline optimization and closed-loop system performance analysis in control theory.
뛰어난 단열성능을 가지는 폴리우레탄 폼(polyurethane foam, PUF)은 다양한 구조물에서 다른 재료들과 함께 사용되고 있다. 현재 LNG 운반선의 단열시스템에는 유리섬유로 강화된 폴리우레탄 폼(reinforced-polyurethane foam, R-PUF)이 사용되고 있으며, 이는 단열재 역할뿐만 아니라 슬로싱 하중을 포함한 다양한 압축하중에 대한 구조부재 기능을 수행하고 있다. 폴리우레탄 폼은 혼합과 발포를 통해 제작되는 다공성 재료이기 때문에, 본 연구에서는 기공체적비율을 통해 재료의 거동을 모사할 수 있는 Gurson damage model을 사용하여 폴리우레탄 폼의 비선형 압축거동을 모사하였으며, 폴리우레탄 폼의 기계적 성질에 영향을 미치는 영향변수로서 기공체적비율에 의존적으로 알려져 있는 밀도를 설정하였다.
동상민감성 지반의 융기 및 침하 방지를 위한 공법을 지반 안정화 공법이라고 하며 열 사이펀은 대표적인 지반 안정화 공법 중 하나이다. 열 사이펀은 최근 간편한 해석모델 개발과 더불어 열 해석이 진행되었지만, 이에 따른 동상민감성 지반의 열적 거동을 고려하지 않았다. 따라서 본 연구는 열 사이펀의 성능에 따른 지반의 온도 변화를 위한 열 해석과 이에 따른 지반의 거동을 예측하기 위한 구조해석을 동시에 수행하기 위해 ABAQUS 내부 사용자 서브루틴을 사용하여 열 사이펀을 적용한 TM(Thermo-Mechanical) 모델을 개발하여 열 사이펀의 성능에 따른 지반 융기 억제성능을 확인하였다. 해석결과 열 사이펀의 성능 증가에 따라 지반의 최종 융기가 감소하였으며 냉매 충전율 25%, 50% 그리고 100%의 열 사이펀 적용 시 각각 5.5%, 14.4%, 21% 융기 억제성능을 나타내었다.
In decades, a substantial body of work on a unified viscoplastic model which considers the mechanism of plastic deformation and creep deformation has developed. The systematic scheme for numerical analysis of unified model is necessary because the dominant failure mechanism is the defect growth and coalescence in materials. In the present study, the unified viscoplastic model for materials with defects suggested by Suquet and Michel was employed for numerical analysis. The constitutive equations are integrated based on the generalized mid-point rule and implemented into a finite element program (ABAQUS) by means of user-defined subroutine (UMAT). To evaluate the validity of the developed UMAT code and the assessment of the adopted viscoplastic model, the results obtained from the UMAT code was compared with the numerical reference solution and experimental data. The unit cell analysis also has been investigated to study the effect of strain rate, temperature, stress triaxiality and initial defect volume fraction on the growth and coalescence of the defect.
본 논문에서는 유한요소해석에 의한 막재료의 주름 해석 기법에 관하여 연구하였다. 삼각형 세일 형상에 대해 멤브레인 요소와 쉘 요소를 사용하여 주름해석을 수행하였다. 멤브레인 요소를 이용한 기법에서는 주름을 벌칙매개변수에 의한 물성치를 수정하는 알고리즘을 상용프로그램 내 사용자 서브루틴을 통하여 구현하였다. 쉘 요소에 의한 기하학적 비선형 후좌굴 기법에서는 면외방향의 좌굴을 발생시키기 위하여 모델의 메쉬에 작은 크기의 기하학적 결함을 심는 방법을 사용하였다. 쉘 방법에서는 내연 및 외연해석 기법을 고려하였다. 요소수의 증가에 따른 수렴성과 결과의 정확도의 관점에서 멤브레인 요소법과 쉘 요소법의 효율성을 비교하였다.
HIP diffusion bonding of Ni-based superalloys, cast Mar-M247 (MM247) and Udimet 720 (U720) powder, was experimentally and numerically studied. Subsolvus HIP treatment was optimized by investigating the variations of high temperature tensile properties of HIP-bonded specimens with powder size, HIP'ing time, etc. While the tensile strength at high temperatures showed no detectable changes, the tensile elongation and reduction in area were slightly increased as the powder size decreased from -140 mesh to -270 mesh. While as-HIP'ed U720 showed a high tensile strength comparable to that of lorded U720 alloy, the HIP diffusion-bonded specimen showed a strength lower than the forged U720 alloy and the cast MM247 alloy The increase of HIP'ing tune from 2 hours to 3 hours resulted in a rapid risc of tensile strength and elongation due to the disappearence of microvoids in the cast MM247. FEM simulation for HIP process was conducted by applying the McMeeking micromechanical model, which uses power-law creep model as constitutive equations. ABAQUS user subroutine CREEP with an implemented microscopic model was used for the simulation. Numerical simulation was shown to be essential for the near-net shape manufacturing as well as the HIP process optimization.
This paper investigates the characteristics of a hydro-mechanical punching process. The hydro-mechanical punching process is divided into two stages: the first stage is the mechanical half piercing in which an upper punch goes down before the initial crack is occurred; the second stage is the hydro punching in which a lower punch goes up until the final fracture is occurred. Ductile fracture criteria such as the Cockcroft, Brozzo and Oyane are adopted to predict the fracture of sheet material. The index values of ductile fracture criteria are calculated with a user material subroutine, VUMAT in the ABAQUS Explicit. The hydrostatic pressure retards the initiation of a crack in the upper region of the blank and induces another crack in the lower region of the blank during the punching process. The final fracture zone is placed at the middle surface of the blank to the thickness direction. The result demonstrates that the hydro-mechanical punching process makes a finer shearing surface than the conventional one as hydrostatic pressure increases.
The shielded slot plates for a molten carbonate fuel cell(MCFC) have a sheared corrugated trapezoidal pattern. In the FEM simulations for the production of the shielded slot plate, the user material subroutine VUMAT in the commercial FEM software ABAQUS was used to implement a ductile fracture criterion. The critical damage value for the ductile fracture criterion was determined by comparing the experimental results of the shearing process with the simulation results. Using the ductile fracture criterion, the FEM simulation of the three-dimensional forming process of the shielded slot plate was conducted. The effects of the shearing process on the forming process were examined through FEM simulation and experiments. The forming simulation of nine unit cells was conducted. Using the simulation results of the forming process, the deformed shape after springback was calculated. The experimental result shows good agreement with the simulation.
In this work, a novel artificial circular muscle based on shape memory alloy (S.M.A.) is proposed. The design is inspired from the natural circular muscles found in certain organs of the human body such as the small intestine. The heating of the prestrained SMA artificial muscle will induce its contraction. In order to measure the mechanical work provided in this case, the muscle will be mounted on a silicone rubber cylindrical tube prior to heating. After cooling, the reaction of the rubber tube will involve the return of the muscle to its prestrained state. A finite element model of the new SMA artificial muscle was built using the software "ABAQUS". The SMA thermomechanical behavior law was implemented using the user subroutine "UMAT". The numerical results of the finite element analysis of the SMA muscle are presented to shown that the proposed design is able to mimic the behavior of a natural circular muscle.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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