• 제목/요약/키워드: Multiple Inclusions

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체적 적분방정식법을 이용한, 다수의 함유체를 포함한 반무한 고체에서의 탄성해석 (Elastic Analysis of a Half-Plane Containing Multiple Inclusions Using Volume Integral Equation Method)

  • 이정기;구덕영
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제32권2호
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    • pp.148-161
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    • 2008
  • A volume integral equation method (VIEM) is used to calculate the plane elastostatic field in an isotropic elastic half-plane containing multiple isotropic or anisotropic inclusions subject to remote loading. A detailed analysis of stress field at the interface between the matrix and the central inclusion in the first column of square packing is carried out for different values of the distance between the center of the central inclusion in the first column of square packing of inclusions and the traction-free surface boundary in an isotropic elastic half-plane containing multiple isotropic or anisotropic inclusions. The method is shown to be very accurate and effective for investigating the local stresses in an isotropic elastic half-plane containing multiple isotropic or anisotropic inclusions.

이방성 섬유의 배열이 복합재료의 응력에 미치는 영향 (Effects of Anisotropic Fiber Packing on Stresses in Composites)

  • 이정기;이형민
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제28권9호
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    • pp.1284-1296
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    • 2004
  • In order to investigate effects of anisotropic fiber packing on stresses in composites, a Volume Integral Equation Method is applied to calculate the elastostatic field in an unbounded isotropic elastic medium containing multiple orthotropic inclusions subject to remote loading, and a Mixed Volume and Boundary Integral Equation Method is introduced for the solution of elastostatic problems in unbounded isotropic materials containing multiple anisotropic inclusions as well as one void under uniform remote loading. A detailed analysis of stress fields at the interface between the isotropic matrix and the central orthotropic inclusion is carried out for square, hexagonal and random packing of orthotropic cylindrical inclusions, respectively. Also, an analysis of stress fields at the interface between the isotropic matrix and the central orthotropic inclusion is carried out, when it is assumed that a void is replaced with one inclusion adjacent to the central inclusion of square, hexagonal and random packing of orthotropic cylindrical inclusions, respectively, due to manufacturing and/or service induced defects. The effects of random orthotropic fiber packing on stresses at the interface between the isotropic matrix and the central orthotropic inclusion are compared with the influences of square and hexagonal orthotropic fiber packing on stresses. Through the analysis of plane elastostatic problems in unbounded isotropic matrix with multiple orthotropic inclusions and one void, it will be established that these new methods are very accurate and effective for investigating effects of general anisotropic fiber packing on stresses in composites.

티타늄 정밀주조품의 피로수명에 미치는 개재물의 영향에 관한 연구 (A Study on the Effect of Inclusions on the Fatigue Life of Titanium Investment Castings)

  • 박용국;;김진곤
    • 한국주조공학회지
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    • 제26권2호
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    • pp.85-91
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    • 2006
  • Inclusions in Ti investment castings are generally known to have detrimental effects on the performance of the castings. However, actual inclusions are infrequent and hard to be located. As a result, it is extremely difficult to obtain sufficient amount of fatigue test specimens of titanium investment castings having inclusions in the gage section. Thus, in-depth research of the adverse influence of inclusions is also hindered. To address this problem, a new casting methodology of specimens containing hard alpha inclusions was developed in this study. To guarantee successful introduction of an inclusion and casting, a carefully designed mold with 8 legs and a special tool were employed. After solidification, castings were cut, and X-ray radiography determined that the inclusions were successfully incorporated into the castings. The castings were further prepared to obtain multiple test specimens and they were fatigue-tested consecutively. Fractography analysis confirmed that fatigue cracks initiated at the hard alpha inclusion. In a nonlinear regression model, the fatigue life can be modeled as an exponential function with a negative exponent of the cross-sectional area of an inclusion. The fatigue life of Ti specimens containing inclusions is inversely proportional to the cross-sectional area of an inclusion.

인장 하중을 받는 무한 고체에 포함된 다수의 다이아몬드 형 함유체 문제 해석을 위한 체적 적분방정식법 (Volume Integral Equation Method for Problems Involving Multiple Diamond-Shaped Inclusions in an Infinite Solid under Uniaxial Tension)

  • 이정기
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제36권1호
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    • pp.59-71
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    • 2012
  • 체적 적분방정식법(Volume Integral Equation Method)이라는 새로운 수치해석 방법을 이용하여, 서로 상호작용을 하는 등방성 또는 이방성 다이아몬드 형 함유체를 포함하는 등방성 무한고체가 정적 인장하중을 받을 때 무한고체 내부에 발생하는 응력분포 해석을 매우 효과적으로 수행하였다. 즉, 등방성 기지에 다수의 등방성 또는 이방성 다이아몬드 형 함유체의 중심이 1) 정사각형 배열 형태 또는 2) 정육각형 배열 형태로 포함되어 있는 경우에, 다양한 다이아몬드 형을 포함하는 원형 실린더 함유체의 체적비에 대하여, 중앙에 위치한 다이아몬드 형 함유체와 등방성 기지의 경계면에서의 인장응력 분포의 변화를 구체적으로 조사하였다. 또한, 체적 적분방정식법을 이용하여 구한 해의 정확도를 검증하기 위하여, 체적 적분방정식법을 이용한 해를 유한요소법을 이용한 해와 비교해 보았다.

인장 하중을 받는 무한 고체에 포함된 다수의 이방성 함유체 문제 해석을 위한 체적 적분방정식법 (Volume Integral Equation Method for Multiple Anisotropic Inclusion Problems in an Infinite Solid under Uniaxial Tension)

  • 이정기
    • Composites Research
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    • 제23권4호
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    • pp.7-13
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    • 2010
  • 체적 적분방정식법(Volume Integral Equation Method)이라는 새로운 수치해석 방법을 이용하여, 서로 상호작용을 하는 이방성 함유체를 포함하는 등방성 무한고체가 정적 인장하중을 받을 때 무한고체 내부에 발생하는 응력분포 해석을 매우 효과적으로 수행하였다. 즉, 등방성 기지에 다수의 이방성 함유체가 1) 정사각형 배열 형태 또는 2) 정육각형 배열 형태로 포함되어 있는 경우에 대하여, 다양한 함유체의 체적비에 대하여, 중앙에 위치한 이방성 함유체와 등방성 기지의 경계면에서의 인장응력 분포의 변화를 구체적으로 조사하였다. 또한, 단일의 이방성 함유체에 대한 체적 적분방정식법을 이용한 해와 해석해를 비교해 봄으로서, 체적 적분방정식법을 이용하여 구한 해의 정확도를 검증하였다.

인장 하중을 받는 무한 고체에 포함된 다수의 등방성 함유체 문제 해석을 위한 체적 적분방정식법 (Volume Integral Equation Method for Multiple Isotropic Inclusion Problems in an Infinite Solid Under Uniaxial Tension)

  • 이정기
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제34권7호
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    • pp.881-889
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    • 2010
  • 체적 적분방정식법(Volume Integral Equation Method)이라는 새로운 수치해석 방법을 이용하여, 서로 상호작용을 하는 등방성 함유체를 포함하는 등방성 무한고체가 정적 인장하중을 받을 때 무한고체 내부에 발생하는 응력분포 해석을 매우 효과적으로 수행하였다. 즉, 등방성 기지에 다수의 등방성 함유체가 1) 정사각형 배열 형태 또는 2) 정육각형 배열 형태로 포함되어 있는 경우에, 다양한 함유체의 체적비에 대하여, 중앙에 위치한 등방성 함유체와 등방성 기지의 경계면에서의 인장응력 분포의 변화를 구체적으로 조사하였다. 또한, 체적 적분방정식법을 이용한 해를 해석해 또는 유한요소법을 이용한 해와 비교해 봄으로서, 체적 적분방정식법을 이용하여 구한 해의 정확도를 검증하였다.

타원 섬유가 포함된 복합재료에서의 탄성 해석 (Elastic Analysis in Composite Including Multiple Elliptical Fibers)

  • 이정기
    • Composites Research
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    • 제24권6호
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    • pp.37-48
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    • 2011
  • 체적 적분방정식법(Volume Integral Equation Method)이라는 새로운 수치해석 방법을 이용하여, 서로 상호작용을 하는 등방성 또는 이방성 타원 함유체를 포함하는 등방성 무한고체가 정적 인장하중을 받을 때 무한고체 내부에 발생하는 응력분포 해석을 매우 효과적으로 수행하였다. 즉, 등방성 기지에 다수의 등방성 또는 이방성 타원 함유체의 중심이 1) 정사각형 배열 형태 또는 2) 정육각형 배열 형태로 포함되어 있는 경우에, 다양한 타원을 포함하는 원형 실린더 함유체의 체적비에 대하여, 중앙에 위치한 타원 함유체와 등방성 기지의 경계면에서의 인장응력 분포의 변화를 구체적으로 조사하였다. 또한, 체적 적분방정식법을 이용한 해를 유한요소법을 이용한 해 및 해석해와 비교해 봄으로서, 체적 적분방정식법을 이용하여 구한 해의 정확도를 검증하였다.

An investigation into the effects of voids, inclusions and minor cracks on major crack propagation by using XFEM

  • Jiang, Shouyan;Du, Chengbin;Gu, Chongshi
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제49권5호
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    • pp.597-618
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    • 2014
  • For the structures containing multiple discontinuities (voids, inclusions, and cracks), the simulation technologies in the framework of extended finite element method (XFEM) are discussed in details. The level set method is used for representing the location of inner discontinuous interfaces so that the mesh does not need to align with these discontinuities. Several illustrations have been given to verify that the implemented XFEM program is effective. Then, the implemented XFEM program is used to investigate the effects of the voids, inclusions, and minor cracks on the path of major crack propagation. For a plate containing cracks and voids, two possibly crack path can be observed: i) the crack propagates into the void; ii) the crack initially curves towards the void, then, the crack reorients itself and propagates along its original orientation. For a plate with a soft inclusion, the final predicted crack paths tend to close with the inclusion, and an evident difference of crack paths can be observed with different inclusion material properties. However, for a plate with a hard inclusion, the paths tend to away from the inclusion, and a slightly difference of crack paths can only be seen with different inclusion material properties. For a plate with several minor cracks, the trend of crack paths can still be described as that the crack initially curves towards these minor cracks, and then, the crack reorients itself and propagates almost horizontally along its original orientation.

혼합 체적-경계 적분방정식법을 이용한 응력확대계수 계산 (Calculation of Stress Intensity Factors Using the Mixed Volume and Boundary Integral Equation Method)

  • 이정기;이형민
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제27권7호
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    • pp.1120-1131
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    • 2003
  • A recently developed numerical method based on a mixed volume and boundary integral equation method is applied to calculate the accurate stress intensity factors at the crack tips in unbounded isotropic solids in the presence of multiple anisotropic inclusions and cracks subject to external loads. Firstly, it should be noted that this newly developed numerical method does not require the Green's function for anisotropic inclusions to solve this class of problems since only Green's function for the unbounded isotropic matrix is involved in their formulation for the analysis. Secondly, this method takes full advantage of the capabilities developed in FEM and BIEM. In this paper, a detailed analysis of the stress intensity factors are carried out for an unbounded isotropic matrix containing an orthotropic cylindrical inclusion and a crack. The accuracy and effectiveness of the new method are examined through comparison with results obtained from analytical method and volume integral equation method. It is demonstrated that this new method is very accurate and effective for solving plane elastostatic problems in unbounded solids containing anisotropic inclusions and cracks.