In this paper the strain energy density (SED) model is used to analyze the seismic behavior of suspen-domes and a new criterion is established for judging the seismic failure based on a characteristic point in the SED model. Firstly, a nonlinear time-history response analysis was carried out using the finite-element package ANSYS for typical suspen-domes subjected to different ground motions. The seismic responses including nodal displacements, ratios of yielding members, strain energy density and structural maximum deformation energy were extracted corresponding to the increasing peak ground acceleration (A). Secondly, the SED sum ($I_d$) was calculated which revealed that the $I_d-A$ curve exhibited a relatively large change (called a characteristic point) at a certain value of A with a very small load increment after the structures entered the elastic-plastic state. Thirdly, a SED criterion is proposed to judge the seismic failure load based on the characteristic point. Subsequently, the case study verifies the characteristic point and the proposed SED criterion. Finally, this paper describes the unity and application of the SED criterion. The SED method may open a new way for structural appraisal and the SED criterion might give a unified criterion for predicting the failure loads of various structures subjected to dynamic loads.
Kim, Chung-Kyun;Cho, Seung-Hyun;Kim, Sung-Won;Ko, Young-Jin;Kim, Jong-Soo
Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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2002.10b
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pp.117-119
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2002
In this paper, the geometry effectiveness and contact modes as functions of real contact length on a cap ring have been analyzed for high pressure sealing mechanism in reciprocating actuator. The reaction force and elastic strain energy density are very important parameters for analyzing the sealing performance of an ACGT ring seal. For the high pressure of 800bar and the maximum speed of 3m/s, the main piston is reciprocating along the linear line against the cylinder wall. The computed results indicate that the length ratio of a cap ring is more influential design parameter compared to that of the tribological contact mode. Thus, this paper recommends the discrete contact area rather than a conventional flat contact model. Especially, the sealing capacity is more improved when the length ratio of a cap ring is below 0.625.
For the total description of mechanical behaviors of elastomers, it is necessary to know the so-called rheological constitutive equation i.e. the strain-energy density function (W) in case of elastomers, which necessitates biaxial tensile results of elastic body. This paper first describes the experimental results of biaxial tensile measurements on poly(siloxane) model networks. W was estimated from its differential form i.e. the $1^{st}$ differential of W is stress. The W was found to reproduce the experimental stress-strain results, and the W estimated for silica filled poly(siloxane) networks suggest a different behavior between conventional precipitated silica and in situ formed silica. The difference suggests the different surface property of the two silicas.
Finite element analysis (FEA) combined with the concepts of linear elastic fracture mechanics (LEFM) provides a practical and convenient means to study the fracture and crack growth of materials. In this paper, a numerical modeling of crack propagation in the cement mantle of the reconstructed acetabulum is presented. This work is based on the implementation of the displacement extrapolation method (DEM) and the strain energy density (SED) theory in a finite element code. At each crack increment length, the kinking angle is evaluated as a function of stress intensity factors (SIFs). In this paper, we analyzed the mechanical behavior of cracks initiated in the cement mantle by evaluating the SIFs. The effect of the defect on the crack propagation path was highlighted.
Kim, Jun-Young;Lee, Jong Min;Park, Jun Geun;Kim, Jong-Sung;Cho, Min Ki;Ahn, Sang Won;Koo, Gyeong-Hoi;Lee, Bong Hee;Huh, Nam-Su;Kim, Yun-Jae;Kim, Jong-In;Nam, Il-Kwun
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.1
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pp.343-356
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2022
As a part of round robin analysis to develop a finite element elastic-plastic seismic analysis procedure for nuclear safety class 1 components, a series of parametric analyses was carried out on the simulated pressurizer surge line system model to investigate sensitivity of the analysis results to finite element analysis variables. The analysis on the surge line system model considered dynamic effect due to the seismic load corresponding to PGA 0.6 g and elastic-plastic material behavior based on the Chaboche combined hardening model. From the parametric analysis results, it was found that strains such as accumulated equivalent plastic strain and equivalent plastic strain are more sensitive to the analysis variables than von Mises effect stress. The parametric analysis results also identified that finite element density and ovalization option in the elbow elements have more significant effect on the analysis results than the other variables.
In this study, considering dissipated energy in fracture process zone (FPZ), a novel criterion based on maximum strain energy release rate (SER) for orthotropic materials is presented. General case of in-plane loading for cracks along the fibers is assumed. According to the experimental observations, crack propagation is supposed along the fibers and the reinforcement isotropic solid (RIS) concept is employed as a superior model for orthotropic materials. SER in crack initiation and propagation phases is investigated. Elastic properties of FPZ are extracted as a function of undamaged matrix media and micro-crack density. This criterion meaningfully links between dissipated energy due to toughening mechanisms of FPZ and the macroscopic fracture by defining stress intensity factors of the damaged zone. These coefficients are used in equations of maximum SER criterion. The effect of crack initiation angle and the damaged zone is considered simultaneously in this criterion and mode II stress intensity factor is extracted in terms of stress intensity factors of damage zone and crack initiation angle. This criterion can evaluate the effects of FPZ on the fracture behavior of orthotropic material. Good agreement between extracted fracture limit curves (FLC's) and available experimental data proves the ability of the new proposed criterion.
Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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1999.06a
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pp.38-46
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1999
Numerical methods are procured for evaluating the contact stresses, the dissipation of friction energy density and the fatigue cracking emanated from the contact surface under the partial slip condition. A rounded punch is used for the indenter pressing and slipping on the elastic half plane. Plane strain condition is assumed for the present analysis. Several sample calculations are carried out to investigate the effect of the punch roundness, the shear load path, and the crack obliquity and closure on the failure. It is found that the present methods can be a useful tool for studying the physical failure of the of the contacting materials such as fretting wear and fretting fatigue cracking.
A finite element analysis for near-net-shape forming of Al6061 powder was performed under warm pressing. The advantages of warm compaction by rubber isostatic pressing were discussed to obtain parts with better density distributions. To simulate densification and deformed shape of a powder compact during warm pressing, the elastoplastic constitutive equation based on yield function of Shima-Oyane was implemented into a finite element program(ABAQUS). The hyperelastic constitutive equation based on the Ogden strain energy potential was employed to analyze nonlinear elastic response of rubber. Finite element results were compared with experimental data for Al6061 powder compacts under warm pressing.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.33
no.11
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pp.1249-1255
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2009
Cord-rubber composites widely used in tires show very complicated mechanical behavior such as nonlinearity and large deformation. Three-phase(cord, rubber and the interface) modeling has been used to analyze the stress distribution in the cord-rubber composites more accurately. In this study, finite element methods were performed using two-dimensional generalized plane strain element and plane strain element to investigate the stress distribution and effective modulus of cord-rubber composites. Neo Hookean model was used for rubber property and several interface properties were assumed for various loading directions. It was found that the interface properties affect the effective modulus and the distributions of shear stress.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2007.10a
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pp.334-337
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2007
Austenitic stainless steel is used as high temperature components such as gas turbine blade and disk because of its good thermal resistance. In the present investigation, tensile and low cycle fatigue(LCF) behavior of stainless steel for turbine disks was studied at wide temperature range $20^{\circ}C\;{\sim}\;750^{\circ}C$. In the tensile tests, it was shown that elastic modulus, yield strength, ultimate tensile strength decreased when temperature increased. The effect on fatigue failure of the parameters such as plastic strain amplitude, stress amplitude and plastic strain energy density was also investigated. Coffin-Manson and Morrow models were used to adjust experimental data and predict the fatigue life behavior at different mean strain values during cyclic loading of high temperature components.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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