Shape memory alloy (SMA) helical springs have found a large number of different applications in industries including biomedical devices and actuators. According to the application of SMA springs in different actuators, they are usually under tension and torsion loadings. The ability of SMAs in recovering inelastic strains is due to martensitic phase transformation between austenite and martensite phases. Stress or temperature induced martensite transformation induced of SMAs is a remarkable property which makes SMA springs more superior in comparison with traditional springs. The present paper deals with the simulation of SMA helical spring at room temperature. Three-dimensional phenomenological constitutive model is used to describe superelastic behavior of helical spring. This constitutive model is implemented as a user subroutine through ABAQUS STANDARD (UMAT), and the process of the implementation is presented. Numerical results show that the developed constitutive model provides an appropriate approach to captures the general behavior of SMA helical springs.
Suspensions of railway vehicle have played a major role to improve ride quality and safety of the vehicle. So it is important to use appropriate suspension elements which affect dynamic characteristics of the vehicle. Primary and secondary suspensions which include rubber element have the characteristics of hysteresis. To model the hysteresis spring in detail, it is necessary to use user subroutine with $VAMPIRE^{(R)}$ Pro. In this paper, Sway and dynamic characteristics of vehicle according to the hysteresis of suspensions were studied.
A flame deflector prevents a launch system from thermal damage by deflecting the exhaust flame of the launch vehicle. During the deflection of the flame, the flame deflector is subjected to a high-temperature and high-pressure flow, which results in thermal ablation damage at the surface. Predicting this ablation damage is an essential requirement to ensure a reliable design. This paper introduces a numerical method for predicting the ablation damage phenomena based on a one-way fluid-structure interaction (FSI) analysis. In the proposed procedure, the temperature and convective heat transfer coefficient of the exhaust flame are calculated using a fluid dynamics analysis, and then the ablation is calculated using a finite element analysis (FEA) based on the user-subroutine UMESHMOTION and Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) adaptive mesh technique in ABAQUS. The result of such an analysis was verified by comparison to the ablation test result for a flame deflector.
In this study, a new constitutive model has been developed to predict the elastic behavior of plain weave textile composites, using the finite element (FE) method. The geometric conditions and basic assumptions of this model are based on the basics of a continuum theory developed for the plane curved composites. In this model, the mechanical properties of the weave region and pure matrix region is calculated separately and then imported for the FE analysis. This new constitutive model is used to implement the mechanical properties of weave region in the representative volume element (RVE). The constitutive relations are implemented as user-material subroutine code (UMAT) in ABAQUS® FE software. The results of FE analysis have been compared with experimental results and other data available in the literature. These comparisons confirmed the capability of the presented model for the prediction of effective elastic properties of plain weave fabric composites.
In this study, the uniaxial ratcheting effect of Z2CND18.12N austenitic stainless steel at room and elevated temperatures is firstly simulated based on the Ahmadzadeh-Varvani hardening rule (A-V model), which is embedded into the finite element software ABAQUS by writing the user material subroutine UMAT. The results show that the predicted results of A-V model are lower than the experimental data, and the A-V model is difficult to control ratcheting strain rate. In order to improve the predictive ability of the A-V model, the parameter γ2 of the A-V model is modified using the isotropic hardening criterion, and the extended A-V model is proposed. Comparing the predicted results of the above two models with the experimental data, it is shown that the prediction results of the extended A-V model are in good agreement with the experimental data.
This study presents a random-aggregate mesoscale model integrating the random distribution of the coarse aggerates and the damage mechanics of the mortar and interfacial transition zone (ITZ). This mesoscale model can generate the random distribution of the coarse aggregates according to the prescribed particle size distribution which enables the automation of the current methodology with different coarse aggregates' distribution. The main innovation of this work is to propose the "correction factor" to eliminate the dimensionally dependent mesh sensitivity of the concrete damaged plasticity (CDP) model. After implementing the correction factor through the user-defined subroutine in the randomly meshed mesoscale model, the predicted fracture resistance is in good agreement with the average experimental results of a series of geometrically similar single-edge-notched beams (SENB) concrete specimens. The simulated cracking pattern is also more realistic than the conventional concrete material models. The proposed random-aggregate mesoscale model hence demonstrates its validity in the application of concrete fracture failure and statistical size effect analysis.
Kim, Seul-Kee;Kim, Jeong-Hyeon;Lee, Chi-Seung;Kim, Myung-Hyun;Lee, Jae-Myung
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.28
no.1
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pp.1-8
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2015
In this paper, computational evaluation method for fatigue crack growth rate(FCGR) based on material viscoplastic-damage model is proposed. Viscoplastic-damage model expressing material constitutive behavior of 7% nickel steel is introduced and is implemented into commercial finite element analysis(FEA) code, ABAQUS, as a user defined material subroutine(UMAT) for application in the FEA environments. Verification of developed UMAT and material parameters of material model are carried out by uniaxial tensile test simulations of 7% nickel steel. Moreover, jump-in-cycles procedure and rearrangement of critical damage are employed and also implemented to the ABAQUS UMAT for fatigue damage analysis. Typical FCGR test results such as relationship between crack length and number of cycles and relationship between da/dN and ${\Delta}K$ could be obtained from FCGR test simulation using developed UMAT and these results are compared with experimental results in order to verify of proposed computational method.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.48
no.9
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pp.663-670
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2020
A study on mechanical property characterization and modeling technique was carried out to approximate the behaviour of structures with 2.5D C/SiC material. Several tensile tests were performed to analyze the behaviour characteristics of the 2.5D C/SiC material and elastic property was characterized by applying a mathematical homogenization and a modified rule of mixture. SiC matrix representing the elasto-plastic behavior approximates as a bilinear function. Then the equivalent yield strength and equivalent plastic stiffness were calculated by minimizing errors in experiment and approximation. RVE(Representative Volume Element)was defined from the fiber and matrix configuration of 2.5D C/SiC and a process of calculating the effective stiffness matrix by applying the modified rule of mixture to RVE was implemented in the ABAQUS User-defined subroutine. Finite element analysis was performed by applying the mechanical properties of fiber and matrix calculated based on the proposed process, and the results were in good agreement with the experimental results.
Kim, Jong-Hwan;Lee, Jeong-Ho;Kim, Seul-Kee;Chun, Min-Sung;Lee, Jae-Myung
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.41
no.3
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pp.222-229
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2017
High manganese steel exhibits excellent mechanical properties with respect to strength and durability at low temperatures. Recently, high manganese steel has been considered as an alternative to existing materials, such as nickel steel and SUS304L for application as tank material for Liquefied Natural Gas (LNG) cargo containment systems. In the present study, tensile tests were performed at room and cryogenic temperatures in order to investigate the mechanical properties and non-linear tensile behavior of high manganese steel. In addition, elasto-plastic damage model was applied using the finite element analysis software ABAQUS via a user defined material subroutine (UMAT) to describe the material behavior. Finally, the results of the finite element simulations using the UMAT were compared to those of the tensile tests in order to validate the proposed UMAT. It has been demonstrated that the UMAT can effectively describe the non-linear tensile behavior of high manganese steel.
Jeong, Seon Ho;Lee, Cheol Soon;Kim, Jeong Ho;Cho, Jin Yeon
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.45
no.11
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pp.951-966
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2017
In this work, numerical analyses are carried out and the behaviors are investigated for three types of double-acting oleo-pneumatic shock absorbers along with the mathematical models proposed in the part I of this work. After presenting each numerical algorithm corresponding to each model, the numerical algorithms are implemented as user-subroutines in MSC/ADAMS commercial multi-body dynamic software. By using the developed user-subroutines, numerical studies are carried out for compression/stretch test as well as drop test. From the comparative studies, we investigated the salient feature of each double-acting oleo-pneumatic shock absorber. Results identifies that it is possible to increase the absorbing efficiency in accordance with the requirements for aircraft landing conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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