• 대한기계학회논문집A
• /
• 제27권9호
• /
• pp.1562-1570
• /
• 2003

The prediction of the inelastic behavior of the structure is an essential part of reliability assessment procedure, because most of the failures are induced by the inelastic deformation, such as creep and plastic deformation. During decades, there has been much progress in understanding of the inelastic behavior of the materials and a lot of inelastic constitutive equations have been developed. The complexity of these constitutive equations generally requires a stable and accurate numerical method. The radial return mapping is one of the most robust integration scheme currently used. Nonlinear kinematic hardening model of Armstrong-Fredrick type has recovery term and the direction of kinematic hardening increment is not parallel to that of plastic strain increment. In this case, The conventional radial return mapping method cannot be applied directly. In this investigation, we expanded the radial return mapping method to consider the nonlinear kinematic hardening model and implemented this integration scheme into ABAQUS by means of UMAT subroutine. The solution of the non-linear system of algebraic equations arising from time discretization with the generalized midpoint rule is determined using Newton method and bisection method. Using dynamic yield condition derived from linearization of flow rule, the integration scheme for elastoplastic and viscoplastic constitutive model was unified. Several numerical examples are considered to demonstrate the efficiency and applicability of the present method.

• 한국기계가공학회지
• /
• 제16권5호
• /
• pp.13-18
• /
• 2017

In this work the augmented safety of Type 4 composite vessel in accordance with uniform-stress design has been demonstrated through a series of burst tests and structural analyses. For this end, three sample vessels were used: (1) designed as guided by the isotensoid dome theory (called iso-dome cylinder); (2) with dome longer compared to uniform-stress design (called prolate cylinder); and (3) with dome wider than uniform-stress design (called oblate cylinder). Structural analyses have been performed using ABAQUS finite element code based on the periodic symmetry to circumferential direction. As a result, the maximum stresses are induced around the bodies of all three cylinders. However, the analyses, with the assumption of possible defect demonstrate that the maximum stresses are induced around the dome knuckles for the prolate and the oblate cylinders. The results of the burst tests for the three cylinders show that the burst initiates from the cylinder body of the iso-dome cylinder and from the dome knuckles of the prolate and the oblate cylinders. Finally, it is recommended that, to comply with DOT CFFC 2007, the dome shape should be designed and fabricated as guided by the isotensoid dome theory.

• 한국철도학회논문집
• /
• 제18권1호
• /
• pp.53-62
• /
• 2015

동평판재하시험기(LWDT)는 궤도노반 등의 다짐강성 측정을 위하여 개발된 시험기이며 낙하추를 자유낙하시킬 때 가속도계를 이용하여 다짐표면의 처짐량을 측정, 반무한 탄성체로 가정된 노반의 동탄성계수를 결정한다. 본 연구에서는 LWDT시험기의 구성과 구동 메커니즘 및 동탄성계수 추출공식의 유효성을 상세히 분석하였다. 특히, 2층구조 노반 위에서 LWDT 시험시 상부층의 강성평가 유효깊이를 유한요소해석으로부터 결정하였다. 또한, LWDT 시험시 노반의 강성 차이를 고려하여 사용할 수 있는 동탄성계수 추출공식 수정계수를 제시하였다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제50권1호
• /
• pp.41-48
• /
• 2013

Several fatigue damages have recently been reported which cannot be resolved in the context of the existing fatigue design procedure, and they are suspected to be the cracks induced by the low cycle fatigue mechanism. To tackle the problem, a series of material tests together with fatigue tests have been carried out, and elasto-plastic notch strain analysis using nonlinear kinematic hardening model has been performed. The cyclic stress-strain curves are obtained and the nonlinear kinematic hardening model was calibrated based on the obtained material data. Also, the fatigue test with non-load-carrying cruciform fillet welded joint has been performed in low cycle fatigue regime. Then, the notch strain analyses have been carried out to find the precise elasto-plastic behavior of the material at the notch root of the cruciform joint. The variation of the material property from the base metal via HAZ up to the weld metal was taken into account using spatial variation of the material property. Then the detail elasto-plastic behavior of the welded joint subjected to the repeated cyclic loading has been investigated further through the comparison with the prediction with Neuber's rule. The calibration of the nonlinear kinematic hardening model and nonlinear notch strain analyses have been performed using the commercial FE program ABAQUS.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제22권6호
• /
• pp.519-525
• /
• 2009

본 연구에서는 복합재료 적층판에서 균열 생성 및 전파로 이루어지는 계면박리 현상을 모사하기 위하여 응집영역모델을 사용하였다. 응집영역모델을 고려한 유한요소해석을 수행하기 위하여 응집요소를 수식화하였으며, 상용유한요소 프로그램인 Abaqus의 사용자 정의 서브루틴 UEL로 구현하였다. 제안된 응집요소의 타당성과 유효성을 평가하기 위하여 복합재료 적층판의 이중외팔보(double cantilever beam) 시험과 ENF(end notched flexure) 시험결과와 유한요소해석 결과를 비교하였다. 해석 결과는 거시적인 하중-변위 곡선을 비교적 잘 예측하였다. 또한 응집요소를 이용한 유한요소해석시 탄성계수와 응집요소의 크기가 구조물의 하중-변위 곡선에 미치는 영향을 수치적으로 연구하였다. 균열 전파 경로의 격자 의존성을 최소화하고 하중-변위 곡선에 나타나는 지그-재그 현상을 제거하기 위하여 균열 선단에서 충분히 작은 응집요소가 사용되어야 한다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제21권1호
• /
• pp.43-50
• /
• 2008

본 연구에서는 볼트의 변형을 고려한 강재 조립 합성보의 휨거동에 대한 해석기법 및 결과가 제시되었다. 볼트의 변형, 합성효과 및 접촉면의 마찰이 합성보의 휨거동에 끼치는 영향을 파악하였다. 볼트의 변형이 합성보의 휨거동에 끼치는 영향을 고려하기 위하여, 구조해석 프로그램인 ABAQUS의 Nonlinear Spring요소를 사용하였으며 볼트의 변형을 고려하지 않은 결과와 비교하였다. 유한요소 모델에 의해서 처짐, 휨응력, 전단응력이 계산되었으며 이런 결과는 완전 비합성보, 부분 합성보 및 완전 합성보의 해석 값과 비교되었다. 해석결과 합성보의 거동은 강재의 마찰보다 볼트의 갯수로 표현되는 합성률에 크게 영향을 받았다. 특히 합성률이 50%이상이 되면 볼트의 변형을 고려한 합성보의 휨거동은 완전합성보와 유사하게 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제27권4호
• /
• pp.265-271
• /
• 2014

304L 스테인리스강판은 멤브레인타입 LNG선 단열시스템의 1차 방벽으로 이용된다. 304L 스테인리스강은 변태유기소성(TRIP)강으로 복잡한 재료거동을 보이는데, 이는 소성변형이 발생하는 동안 상변태를 경험하기 때문이다. 본 연구에서는 304L 스테인리스 강의 비선형 기계적 거동분석을 위한 온도의존 일축인장시험을 수행하였으며 재료의 파단이나 비선형 거동을 예측하기 위한 점소성모델을 제안하였다. 수치해석의 결과와 시험 결과를 비교 분석하여 유효성을 검증하였으며 LNG 멤브레인에 대한 적용성을 검토하기 멤브레인 구조시편을 제작하여 구조해석 및 유한요소해석을 수행하였다. 재료모델은 개발 서브루틴을 이용하였으며 ABAQUS 사용자지정 재료 서브루틴을 탑재한 유한요소해석 결과와 극저온 구조인장시험을 수행한 결과를 비교하여 구조적용성을 검증하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제31권4호
• /
• pp.199-206
• /
• 2018

범용유한요소프로그램인 Abaqus의 확장유한요소법(XFEM)의 사용성 검증을 위하여 2차원 모델에 적용하여 수치해석을 수행하였다. 기존의 연구에 많이 사용되었던 응집요소(cohesive element) 모델은 균열 경로를 예측하고 요소를 삽입하여야 하는 단점 때문에 실제 균열을 모사하는데 한계가 있다. 이러한 이유로 응력의 방향성 및 특이성을 바탕으로 균열의 경로를 예측하는 확장유한요소법(XFEM)이 균열 해석에 있어서 더 발전된 방법으로 이용되어 왔다. 이번 연구에서는 균열의 경로가 자명한 2차원 모델에 사용하여 응집요소해석과 XFEM에 응집요소의 물성을 적용한 해석을 비교하고 XFEM 적용의 타당성을 확인하였다. 수치해석으로 균열 발생 직전의 응력분포 및 응력 특이성을 확인하고 실제 균열 발생경로와의 비교를 한다. 본 연구를 바탕으로 몇 가지의 한계를 극복하면 실제 복잡한 모델의 실제 균열진전해석을 수행하여 균열을 모사할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제31권12호
• /
• pp.45-57
• /
• 2015

본 연구에서는 토석류의 유하부 도달 속도 및 피해 영향범위 등의 흐름 특성을 파악하기 위하여 대변형 3차원 유한요소 해석을 수행하였다. 대변형 해석은 ABAQUS (Ver 6.13, 2013)의 Coupled Eulerian-Lagrangian (CEL) 기법을 이용하였으며, 실제 토석류 발생 지역의 관측 값과 해석 결과를 비교함으로써 CEL 대변형 해석기법의 타당성을 검증하였다. 그 결과, CEL 대변형 해석기법은 토석류 거동을 합리적으로 예측 할 수 있음을 확인하였다. 또한 토석류의 흐름에 사방댐이 미치는 영향을 확인하기 위하여 추가적인 해석을 수행하여 분석하였다. 그 결과, 사방댐에 의해 유하부로 흘러 내려오는 토석류의 속도와 체적의 감소효과를 확인하였고 토석류에 의해 발생하는 충격력을 산정하였다. 이로 인하여 대변형 토석류 해석기법은 기존 사방댐 안정성 평가 및 사방댐 설계에 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제27권1호
• /
• pp.53-63
• /
• 2011

본 논문에서는 일련의 현장시험과 수치해석을 통해 연약 암염층(Sabkha)에 보강된 스톤컬럼의 침하거동 특성을 평가하였다. 스톤컬럼으로 보강된 복합지반의 침하거동특성을 평가하기 위해 Saudi의 Kayan 지역에 시공된 스톤컬럼에 대한 현장 재하시험을 수행하였다. 스톤컬럼의 보강효과를 평가하기 위해 현장시험결과와 Pribe의 간편법, 그리고 수치해석 결과를 상호 비교 분석 하였다. 수행된 연구결과, Priebe 제안식으로 산정한 침하량은 스톤컬럼이 시공된 실제 현장의 침하량보다 과다하게 평가함을 확인하였다. 또한, 수치해석을 통해 스톤컬럼이 보강된 복합지반의 거동을 예측할 때, 주변에 시공된 스톤컬럼들의 구속에 의한 지지력이 향상되는 효과를 적절히 고려해야 함을 알 수 있었다.