Kim, Youngsuk;Sungyeun Won;Kim, Dogsoo;Hyunsung Son
Journal of Mechanical Science and Technology
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v.15
no.10
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pp.1349-1355
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2001
As most fractures of ductile materials in metal forming processes occurred due to the results of evolution of internal damage - void nucleation, growth and coalescence. In this paper, an approximate yield criterion for voided (porous) anisotropic ductile materials is developed. The proposed approximate yield function is based on Gurson's yield function in conjunction with the Hosford's non-quadratic anisotropic yield criterion in order to consider the characteristic of anisotropic properties of matrix material. The associated flow rules are presented and the laws governing void growth with strain are derided. Using the proposed model void growth of an anisotropic sheet under biaxial tensile loading and its effect on sheet metal formability are investigated. The yield surface of voided anisotropic sheet and void growth with strain are predicted and compared with the experimental results.
The yield criterion, or called yield function, plays an important role in the study of plastic working of a sheet because it governs the plastic deformation properties of the sheet during plastic forming process. In this paper, we propose a novel anisotropic yield function useful for describing the plastic behavior of various anisotropic sheets. The proposed yield function includes the anisotropic version of the second stress invariant J2 and the third stress invariant J3. The anisotropic yield function newly proposed in this study is as follows. F(J2)+ αG(J3)+ βH (J2 × J3) = km The proposed yield function well explains the anisotropic plastic behavior of various sheets by introducing the parameters α and β, and also exhibits both symmetrical and asymmetrical yield surfaces. The parameters included in the proposed model are determined through an optimization algorithm from uniaxial and biaxial experimental data under proportional loading path. In this study, the validity of the proposed anisotropic yield function was verified by comparing the yield surface shape, normalized uniaxial yield stress value, and Lankford's anisotropic coefficient R-value derived with the experimental results. Application for the proposed anisotropic yield function to aluminum sheet shows symmetrical yielding behavior and to pure titanium sheet shows asymmetric yielding behavior, it was shown that the yield curve and yield behavior of various types of sheet materials can be predicted reasonably by using the proposed new yield anisotropic function.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2004.10a
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pp.147-150
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2004
In order to describe the mechanical behavior of highly anisotropic and asymmetric materials such as fiberreinforced composites, the elastic-plastic constitutive equations were used here based on the recently developed yield criterion and hardening laws. As for the yield criterion, modified Drucker-Prager yield surface was used to represent the orthotropic and asymetric properties of composite materials, while the anisotropic evolution of backstress was accounted for the hardening behavior. Experimental procedures to obtain the material parameters of the hardening laws and yield surface are presented for 3D Circular Braided Glass Fiber Reinforced Composites. For verification purpose, comparisons of finite element simulations using the elastic-plastic constitutive equations, anisotropic elastic constitutive equations and experiments were performed for the three point bending tests. The results of finite element simulations showed good agreements with experiments, especially for the elastic-plastic constitutive equations with yield criterion considering anisotropy as well as asymmetry and anisotropic back stress evolution rule.
The yield criterion, or called yield function, plays an important role in the study of plastic working of a sheet because it governs the plastic deformation properties of the sheet during plastic forming process. In this paper, we propose a modified version of previous anisotropic yield function (Trans. Mater. Process., 31(4) 2022, pp. 214-228) based on J2 and J3 stress invariants. The proposed anisotropic yield model has the 6th-order of stress components. The modified version of the anisotropic yield function in this study is as follows. f(J20,J30) ≡ (J20)3 + α(J30)2 + β(J20)3/2 × (J30) = k6 The proposed anisotropic yield function well explains the anisotropic plastic behavior of various sheets such as aluminum, high strength steel, magnesium alloy sheets etc. by introducing the parameters α and β, and also exhibits both symmetrical and asymmetrical yield surfaces. The parameters included in the proposed model are determined through an optimization algorithm from uniaxial and biaxial experimental data under proportional loading path. In this study, the validity of the proposed anisotropic yield function was verified by comparing the yield surface shape, normalized uniaxial yield stress value, and Lankford's anisotropic coefficient R-value derived with the experimental results. Application for the proposed anisotropic yield function to AA6016-T4 aluminum and DP980 sheets shows symmetrical yielding behavior and to AZ31B magnesium shows asymmetric yielding behavior, it was shown that the yield locus and yielding behavior of various types of sheet materials can be predicted reasonably by using the proposed anisotropic yield function.
Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures
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v.5
no.4
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pp.1-10
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2014
A progressive failure analysis procedure for composite laminates is developed in here and in the companion paper. An anisotropic plastic constitutive model for fiber-reinforced composite material, is developed, which is simple and efficient to be implemented into computer program for a predictive analysis procedure of composites. In current development of the constitutive model, an incremental elastic-plastic constitutive model is adopted to represent progressively the nonlinear material behavior of composite materials until a material failure is predicted. An anisotropic initial yield criterion is established that includes the effects of different yield strengths in each material direction, and between tension and compression. Anisotropic work-hardening model and subsequent yield surface are developed to describe material behavior beyond the initial yield under the general loading condition. The current model is implemented into a computer code, which is Predictive Analysis for Composite Structures (PACS), and is presented in the companion paper. The accuracy and efficiency of the anisotropic plastic constitutive model are verified by solving a number of various fiber-reinforced composite laminates with and without geometric discontinuity. The comparisons of the numerical results to the experimental and other numerical results available in the literature indicate the validity and efficiency of the developed model.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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1998.03a
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pp.58-61
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1998
Anisotropy is closely related to the formability of sheet metal and should be considered carefully for more realistic analysis of actual sheet metal forming operations. In order to better describe anisotropic plastic properties of aluminum alloy sheets, a planar anisotropic yield function which accounts for the anisotropy of uniaxial yield stresses and strain rate ratios simultaneously was proposed recently[1]. This yield function was used in the finite element simulations of cup drawing tests for an aluminum alloy 2008-T4. Isotropic hardening with a fixed initial back stress based on experimental tensile and compressive test results was assumed in the simulation. The computation results were in very good agreement with the experimental results. It was shown that the initial back stress as well as the yield surface shape have a large influence on the prediction of the cup height profile.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.15
no.5
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pp.167-175
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1998
A mathematical formulation is presented to model anisotropy from the deformation textures developed in a forming process. In this work, a micro-mechanical-based polycrystalline analysis is implemented into a consistent finite element method for the anisotropic, viscoplastic deformation of polycrystalline metals. As suggested by Taylor, the deformation of each grain in an aggregate is assumed to be same as the macroscopic deformation of an aggregate or a macro-continuum point. Algorithms are developed to represent the plastic anisotropy, such as the anisotropic yield surface and R-value, from the predicted deformation texture. As applications, the evolution of texture in rolling, upsetting and drawing/extrusion processes are simulated and the corresponding changes of mechanical properties such as yield surface and R-value are predicted.
This paper deals with damage induced anisotropy modeling for concrete-like materials. A thermodynamics based constitutive relationship is presented coupling anisotropic damage and elasticity, the main idea of the model being that damage anisotropy is responsible for the dissymmetry tension/compression. A strain written damage criterion is considered (Mazars criterion extended to anisotropy in the initial model). The biaxial behavior of a family of anisotropic damage model is analyzed through the effects of yield surface modifications by the introduction of new equivalent strains.
Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures
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v.5
no.4
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pp.11-17
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2014
A progressive failure analysis procedure for composite laminates is completed in here. An anisotropic plastic constitutive model for fiber-reinforced composite material is implemented into computer program for a predictive analysis procedure of composite laminates. Also, in order to describe material behavior beyond the initial yield, the anisotropic work-hardening model and subsequent yield surface are implemented into a computer code, which is Predictive Analysis for Composite Structures (PACS). The accuracy and efficiency of the anisotropic plastic constitutive model and the computer program PACS are verified by solving a number of various fiber-reinforced composite laminates with and without geometric discontinuity. The comparisons of the numerical results to the experimental and other numerical results available in the literature indicate the validity and efficiency of the developed model.
Lee Myoung-Gyu;Kim Ji-Hoon;Ryou Han-Sun;Chung Kwan-Soo;Youn Jae-Ryoun;Kang Tae-Jin
Fibers and Polymers
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v.7
no.3
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pp.276-285
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2006
Development and numerical implementation for an elastoplastic constitutive model for anisotropic and asymmetric materials are presented in this paper. The Coulomb-Mohr yield criterion was modified to consider both the anisotropic and asymmetric properties. The modified yield criterion is an isotropic function of the principal values of a symmetric matrix which is linearly transformed from the Cauchy stress space. In addition to the constitutive equation, the numerical treatment for the singularity in the vertex region of yield surface and stress integration algorithm based on elastoplasticity were presented. In order to assess the accuracy of numerical algorithm, isoerror maps were considered. Also, extension of a strip with a circular hole was simulated and results compared with those obtained using the (smooth) Mises yield criterion to validate stress output for a complex stress state.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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