The thermomechanical behaviors of the shape memory alloy were conducted through the finite element analysis of ABAQUS with UMAT user subroutine. The unified thermomechanical constitutive equation suggested by Lagoudas was adapted into the UMAT user subroutine to investigate the characteristics of the shape memory alloy. The three cases were solved to investigate the thermomechanical characteristics of the shape memory alloy. The material properties for the analysis were obtained by DSC and DMA techniques. According to the results, the thermomechanical characteristics, such as a shape memory effect and a pseudoelastic effect, could be obtained through the finite element analysis and the analysis results were revealed to agree well with the experimental results. Therefore, the finite element analysis using UMAT user subroutine is one of prominent analysis techniques to investigate the thermomechnical behaviors of the shape memory alloy quantitatively.
In the present work, the two-back stress model is proposed and continuum damage mechanics (CDM) is incorporated into the plastic constitutive relation in order to describe the plastic deformation localization and the damage evolution in a deforming continuum body. Coupling between damage mechanics and isothermal rate independent plasticity is performed using the kinematic hardening rule, which in turn is formulated by combining the nonlinear Armstrong-Frederick rule and the Phillips rule. The numerical analyses are carried out within h deformation theory. It is noted that the damage evolution within a work piece accelerates the plastic deformation localization such that the material with lower hardening exponent results in a rapid shear band formation. Moreover, the results from the numerical analysis reflected closely with the micro-structures around the fractured regime. The effects of the various hardening parameters on deformation localization are also investigated. As the nonlinear strain rate description in the back stress evolution becomes dominant, the strain localization becomes intensified as well as the damage evolution.
This paper describes an extension of a numerical model, which was developed to simulate the nonlinear behavior of reinforced concrete (RC) structures subject to monotonic in-plane shear. While maintaining all the basic assumptions adopted in defining the constitutive relations of concrete under monotonic loadings, a hysteretic stress-strain relation of concrete, which crosses the tension-compression region, is defined. In addition, curved unloading and reloading branches inferred from the stress-strain relation of steel considering the Bauschinger effect are used. Modifications of the stress-strain relation of concrete and steel are also introduced to reflect a pinching effect depending on the shear span ratio and to represent an average stress distribution in a cracked RC element, respectively.
A macroscopic yield criterion for porous solids with pressure-sensitive matrices modeled by Coulomb's yield criterion was obtained by generalizing Gurson's yield criterion with consideration of the hydrostatic yield stresses for a spherical thick-walled shell and by fitting the finite element results of a voided cube. The macroscopic yield criterion is valid for negative mean normal stresses as well as for positive mean normal stresses. From the yield criterion, a plastic potential function for the porous solids was derived either for plastic normality flow or for plastic non-normality flow of pressure- sensitive matrices. In addition, the elastic relation, an evolution equation of the plastic flow stress of the matrices and an evolution equation of the void volume fraction were presented to complete a set of constitutive relations. The set of constitutive relations was implemented into a finite element code ABAQUS to analyze the material behavior of rubber-toughened epoxies. The cavitation and the deformation behavior were analyzed around a crack tip under three-point bending and around notch tips under four-point bending. In the numerical analyses, the cavitation of rubber particles was considered via a stress-controlled nucleation model. The numerical results indicate that a reasonable cavitation zone can be obtained with void nucleation controlled by the macroscopic mean normal stress, and a plastic zone is smaller around a notch tip under compression than under tension. These numerical results agree well with corresponding experimental results on the cavitation and plastic zones.
2개의 상으로 구성된 입자 강화 복합재에 대한 균질화와 내부 상태 변수에 대해 2차 미분항이 포함된 비구역적 이론을 적용하여 탄소성 구성 방정식을 제안하였다. 열역학과 소성 포텐셜을 통해 내부 상태 변수에 대한 전개식 또한 본 논문에 포함되었다. 연속체 결함 모델을 이용, 결함 인자에 따른 물성 저하 현상도 감안되었으며 이중 후방응력이 조합된 전개식 또한 제시하였다. 일부 예에 대한 수치해석 결과, 비구역적 변수의 영향이 증가할수록 전단밴드는 감소하나 반면 특정 후방응력 전개가 지배적일수록 소성변형 집중이 증가함이 관찰되었다. 더욱이 두 개의 강소성 상으로 이루어진 복합재의 경우 강성이 높은 게재물의 비중이 증가함에 따라 전단밴드 형성이 용이한 것으로 나타났다. 그 밖에 제어변수들의 변화에 따른 전단밴드 형성에 대한 분석 결과는 Rice 소성 불안정성 분석결과와 잘 일치함 또한 밝혀졌다.
크리프와 건조수축에 의한 비역학적 변형이 구조물의 내적 혹은 외적 경계조건에 의하여 억제됨으로써 발생하는 역학적 변형률은 내적 응력상태의 변화를 초래한다. 이러한 내적응력 상태의 변화는 크리프 변형의 초기조건을 변화시킴으로써 비역학적 변형에 영향을 미치게 되며 또 다시 내적응력 상태의 변화를 초래하는 순환루프를 형성하게 된다. 콘크리트의 재령종속적 재료특성을 고려한 장기거동해석에서 요구되는 구성관계는 이러한 응력상태의 지속적 변화로 초래되는 크리프 변형 미케니즘의 변화를 고려할 수 있어야한다. 비역학적 변형의 영향을 받는 합성형 거더의 거동 예측을 위하여 본 연구에서는 콘크리트의 재령종속적 특성을 고려한 총 응력-변형률 관계를 Taylor 급수확장을 이용하여 기준시간에 관해 선형으로 확장하는 과정을 통해 응력-변형률의 점증관계를 정의하는 증분유효접선계수를 재령종속적 관계로 유도하였다. 콘크리트의 건조 수축과 크리프 및 탄성계수발현으로 야기되는 합성형 거더의 재령종속적 거동을 분석하기 위해 제안된 증분유효접선계수에 근거하여 유한요소 정식화를 수행하였다. 개발된 해석 알고리즘을 이용하여 부모멘트 구간 하단부에 콘크리트를 타설한 이중합성 거더에 대하여 최근 수행된 재령종속적 거동 실험을 예측하였고, 두 결과를 비교하여 매우 근접한 예측 결과를 얻을 수 있었으며, 합성형 거더에서 발생하는 지점부 부반력을 비교과정을 통해 분석하였다.
An elastomeric bushing is a device used in automotive suspension systems to reduce the load transmitted from the wheel to the frame of the vehicle. A bushing is an elastomeric hollow cylinder which is bonded to a solid steel shaft at its inner surface and a steel sleeve at its outer surface. The relation between the load applied to the shaft or sleeve and the relative deformation of elastomeric bushing is nonlinear and exhibits features of viscoelasticity. A load-displacement relation for elastomeric bushing is important for dynamic numerical simulations. A boundary value problem for the bushing response leads to the load-displacement relation which requires complex calculations. Therefore, by modifying the constitutive equation fur a nonlinear viscoelastic incompressible material developed by Lianis, the data fur the elastomeric bushing material was obtained and this data was used to derive the new load-displacement relation for radial response of the bushing. After the load relaxation function for the bushing is obtained from the step displacement control test, Pipkin-Rogers model was developed, Solutions were allowed fur comparison between the results of Modified Lianis model and those of the proposed model. It is shown that the proposed Pipkin-Rogers model is in very good agreement with Modified Lianis model.
An elastomeric bushing is a device used in automotive suspension systems to reduce the load transmitted from the wheel to the frame of the vehicle. A bushing is an elastomeric hollow cylinder which is bonded to a solid steel shaft at its inner surface and a steel sleeve at its outer surface. The relation between the load applied to the shaft or sleeve and the relative deformation of Elastomeric bushing is nonlinear and exhibits features of viscoelasticity. A load-displacement relation fur elastomeric bushing is important fur dynamic numerical simulations. A boundary value problem for the bushing response leads to the load-displacement relation which requires complex calculations and is hence unsuitable. Therefore, by modifying the constitutive equation for a nonlinear viscoelastic incompressible material developed by Lianis, the data fur the elastomeric bushing material was obtained and this data was used to derive the new load-displacement relation fur radial response of the bushing. After the load relaxation function for the bushing is obtained from the step displacement control test, Pipkin-Rogers model was developed. Solutions were allowed for comparison between the results of Modified Lianis model and those of the proposed model. It is shown that the proposed Pipkin-Rogers model is in very good agreement with Modified Lianis model.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제5권2호
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pp.16-21
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2004
An elastomeric bushing is a device used in automotive suspension systems to reduce the load transmitted from the wheel to the frame of the vehicle. The relation between the load applied to the shaft or sleeve and the relative displacement of elastomeric bushing is nonlinear and exhibits features of viscoelasticity. A load-displacement relation for elastomeric bushing is important fur dynamic numerical simulations. A boundary value problem fur the bushing response leads to the load-displacement relation, which requires complex calculations. Therefore, by modifying the constitutive equation for a nonlinear viscoelastic incompressible material developed by Lianis, the data for the elastomeric bushing material was obtained and this data was used to derive the new load-displacement relation for radial response of the bushing. After the load relaxation function for the bushing was obtained from the step displacement control test, Pipkin-Rogers model was developed. Solutions were allowed for comparison between the results of the modified Lianis model and those of the proposed model. It was shown that the proposed Pipkin-Rogers model was in very good agreement with the modified Lianis model.
The stress-strain relation of aluminum (Al) alloy foam cell wall was evaluated by the instrumented sharp indentation method. The indentation in a few micron ranges was performed on the cell wall of Al-alloy foam having a composition or Al-3wt.%Si-2wt.%Cu-2wt.%Mg as well as its precursor (material prior to foaming). To extract the stress-stram relation in terms of yield stress ${\sigma}_y$, strain hardening exponent n and elastic modulus E, the closed-form dimensionless relationships between load-indentation depth curve and elasto-plastic property were used. The tensile properties of precursor material of Al-alloy foam were also measured independently by uni-axial tensile test. In order to verify the validity of the extracted stress-strain relation, it was compared with the results of tensile test and finite element (FE) analysis. A modified cubic-spherical lattice model was proposed to analyze the compressive behavior of the Al-alloy foam. The material parameters extracted by the instrumented nanoindentation method allowed the model to predict the compressive behavior of the Al-alloy foam accurately.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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