Stress triaxiality is recognized as one of the most important factors for predicting the failure strain of ductile metals. This study dealt with the effect of the average stress triaxiality on the failure strain of a typical low-temperature high-strength marine structural steel, EH36. Tensile tests were carried out on flat specimens with different notches, from relatively smooth to very sharp levels. Numerical simulations of each specimen were performed by using ABAQUS. The failure initiation points in numerical simulations were identified from a comparison of the engineering stress vs. strain curves obtained from experiments with simulated ones. The failure strain curves for various dimensionless critical energy levels were established in the average stress triaxiality domain and compared with the identified failure strain points. It was observed that most of the failure initiation points were approximated with a 100% dimensionless critical energy curve. It was concluded that the failure strains were well expressed as a function of the average stress triaxiality.
This paper presents a prediction and simulation method of tensile stress-strain curves of Engineered Cementitious Composites (ECC). For this purpose, the bridging stress and crack opening relations were obtained by the fiber bridging constitutive law which is quantitatively able to consider the fiber distribution characteristics. And then, a multi-linear model is employed for a simplification of the bridging stress and crack opening relation. In addition, to account the variability of material properties, randomly distributed properties drawn from a normal distribution with 95% confidence are assigned to each element which is determined on the basis of crack spacing. To consider the variation of crack spacing, randomly distributed crack spacing is drawn from the probability density function of fiber inclined angle calculated based on sectional image analysis. An equation for calculation of the crack spacing that takes into quantitative consideration the dimensions and fiber distribution was also derived. Subsequently, a series of simulations of ECC tensile stress-strain curves was performed. The simulation results exhibit obvious strain hardening behavior associated with multiple cracking, which correspond well with test results.
Induction heating process is one of the most efficient heating process in terms of temperature control accuracy and heating time saving. In the past study, fabrication process of cellular 6061 alloys by powder metallurgical route and induction heating process was studied. To supplement the framing conditions that studied in past study, effect of induction heating capacity and holding time at foaming temperature were investigated. Under the achieved framing conditions, teamed 6061 alloys were fabricated for variation of foaming temperature, and porosities(%)-foaming temperature curves were obtained by try-error experimental method. Uniaxial compression tests were performed to investigate the relationship between porosities(%) and stress-strain curves of framed 6061 alloy. Also, energy absorption capacity and efficiency were calculated from stress-strain curves to investigated. Moreover, dependence of plateau stress on strain rate was investigated in case of cellular 6061 alloy with low porosities(%)
A new method of evaluating critical damage values of commercial materials is presented in this paper. The method is based on the previous study of the methodology [1] of acquisition of true stress-strain curves or flow stress curves over large strain from the tensile test in which the flow stress is described by the Hollomon law-like form, that is, by the strain dependent strength coefficient and the strain hardening exponent. The strain hardening exponent is calculated from the true strain at the necking point to meet the Considere condition. The strength coefficient is assumed to be constant before necking and represented by a piecewise linear function of strain after necking. With the predicted flow stress, a tensile test is simulated by a rigid-plastic finite element method with higher accuracy of less than 0.5% error between experiments and predictions. The instant when the fracture begins and thus the critical damage is obtained is determined by observing the stress variation at the necked region. It is assumed that the fracture due to damage begins when the pattern of stress around the necked region changes radically. The method is applied to evaluate the critical damage of a low carbon steel.
Ultra high performance concrete (UHPC) has recently been applied as an alternative to conventional concrete in construction due to its extremely high compressive and tensile strength, and enhanced durability. However, up to date, there has been insufficient information regarding the confinement behavior of UHPC columns. Therefore, this study aims to perform an assessment of axial stress-strain model for UHPC confined by circular steel tube stub columns. The equations for calculating the confined peak stress and its corresponding strain of confined concrete in existing models suggested by Johansson (2002), Sakino et al. (2004), Han et al. (2005), Hatzigeorgiou (2008) were modified based on the regression analysis of test results in Schneider (2006) in order to increase the prediction accuracy for the case of confined UHPC. Furthermore, a new axial stress-strain model for confined UHPC was developed. To examine the suitability of the modified models and the proposed model for confined UHPC, axial stress-strain curves derived from the proposed models were compared with those obtained from previous test results. After validating the proposed model, an extensive parametric study was undertaken to investigate the effects of diameter-to-thickness ratio, steel yield strength and concrete compressive strength on the complete axial stress-strain curves, the strength and strain enhancement of UHPC confined by circular steel tube stub columns.
In this study, the correction process of stress-strain curves obtained from hot compression test is introduced since the barreling induced by friction and adiabatic heat generation induced by plastic work occur under high strain rate. A shear friction factor was quantitatively estimated by measuring the dimension of barreling and temperature rise due to adiabatic heat generation was directly measured during compression test. Thereafter, the stress-strain curves were re-evaluated by introducing several equations to correct the effects of the friction and temperature rise. It was found that adiabatic factor at strain rate of 10/s is in the range of about 0.5 to 0.75 for Nimonic 80A and decreases as the assigned temperature increases.
The mechanical properties of ferrite-martensited dual phases steels are affected by the microstructural factors, such as martensited volume fractions, ferrite grain size, strength ratio, connectivity, etc. Two phase alloys are technologically important. However, there is a lack of understanding as to stress-strain behavior of dual phase alloy in terms of stress-strain behavior of each component phases. The lack of the understanding stems from the complex deformation behavior of two phase alloys. The aim of this study is to rationalize stress-strain behavior of dual phase alloy in terms of the stress-strain behavior of component phase by systematically considering all the factors listed above. It was found that for a given martensite volume fraction, the calculated stress-strain curve was higher for a finer particles size than for a coarse particle sized within the range of the strains considered, and this behavior was seen for all the different volume fraction alloys considered. The calculated stress-strain curves were compared with corresponding experimental curves, and in general, good agreement was found. The maximum difference in flow stress between the calculated and the experimental results occurs at the nearly beginning of the plastic deformation.
Many researchers have rigorously studied the nonlinear behavior of stress-strain relationship of concrete using mathematical curves. Most of model equations for stress-strain relationship, however, have been focused on old age concrete, and were not able to adequately represent the behavior of concrete at an early age. A wide understanding on the behavior of concrete from early age to old age is very important in evaluating the durability and service life of concrete structures. In previous study by authors of this paper, a stress-strain model equation for low- and medium-strength concretes was suggested. In this paper, to extend the application region of compressive stress-strain curve to high-strength concrete, an analytical research was performed. An analytical expression of stress-strain curve with strength and age was developed using regression analyses on the experimental results. For the verification of the proposed model equation, it was compared to the experimental data. The result showed that the proposed model equation was not only compatible with the experimental data quite satisfactorily but also describing well the effect of strength and age on stress-strain curve.
The effect of strain rate on the yield stress of an Al-Li alloy has been investigated at temperatures between 77 and 523 K and over the strain rate range from $1.77{\times}10^{-4}s^{-1}$ to $1.77{\times}10^{-2}s^{-1}$. At testing temperatures below 373 K, the yield stress is almost independent of strain rate at any aging stage. At testing temperatures above 373 K, the yield stress increases linearly with the logarithm of strain rate, and the strain rate dependence increases with increasing testing temperature. The yield stresses of under-aged alloy at temperatures between 373 and 473 K at high strain rates are greater than the yield stress at 77 K. For the alloy under-aged or aged nearly to its peak strength, the temperature range within which the positive temperature dependence of yield stress appears expands to the higher temperature side with increasing strain rate. The strain rate dependence of the yield stress is slightly negative at this aging stage. The yield stress of the over-aged alloy decreases monotonically with decreasing strain rate and with increasing testing temperature above 373 K. The modulus normalized yield stress is nearly constant at testing temperatures below 373 K at any strain rate investigated. And, strength depends largely both on the aging conditions and on the testing temperature. The peak positions in strength vs. aging time curves shift to the side of shorter aging time with increasing testing temperature. For the specimens aged nearly to the peak strength, the positive temperature dependence of yield stress is observed in the temperature range. The shift of peak positions in the aging curves are explained in terms of the positive temperature dependence of cutting stress and the negative temperature dependence of by-passing stress.
오스트나이트계 STS 304 스테인리스강의 응력도-변형도 곡선을 전 영역에 걸쳐 연구하는 것을 본 논문의 목적으로 한다. 실험적, 이론적 연구를 통하여 비교분석하였고, 개선된 곡선을 제안한다. 0.2% 강도까지 Ramberg-Osgood 곡선은 유용하지만, 이 영역을 초과하는 한계상태의 경우 그것은 원칙적으로 일치하지 않는다. Rasmussen 곡선은 Ramberg-Osgood 곡선의 원리에 기초하여 0.2% 강도를 초과하는 영역에 대하여 개발되었다. 실험과 비교한 결과 잘 일치하지 않기 때문에 실험결과를 분석하여 개선된 식을 제안하며 응력도-변형도 관계를 전 영역에 걸쳐 비교 평가한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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