In this paper, a finite element analysis based on the local approach concept to fracture in the continuum damage mechanics is performed to analyze ductile fracture in two dimensional quasi-static state. First an isotropic damage model based on the generalized concept of effective stress is proposed for structural materials in the context of large deformation. In this model, the stiffness degradation is taken as a measure of damage and so, the fracture phenomenon can be explained as the critical deterioration of stiffness at a material point. The modified Riks' continuation technique is used to solve incremental iterative equations. Crack propagation is achieved by removing critically damaged elements. The mesh size sensitivity analysis and the simulation of the well known shearing mode failure in plane strain state are carried out to verify the present formulation. As numerical examples, an edge cracked plate and the specimen with a circular hole under plane stress are taken. Load-displacement curves and successively fractured shapes are shown. From the results, it can be concluded that the proposed model based on the local approach concept in the continuum damage mechanics may be stated as a reasonable tool to explain ductile fracture initiation and crack propagation.
This paper presents a practical method to efficiently extract the rotational part of a $3{\times}3$ matrix that changes continuously in time. This is the key technique in the corotational FEM and the shape matching deformation popular in physics-based dynamic deformation. Recently, in contrast to the traditional polar decomposition methods independent of time, an iterative method was proposed that formulates the rotation extraction in a physics-based way and exploits an incremental representation of rotation. We develop an optimization method that reduces the number of iterations under the assumption that the maximum magnitude of the incremental rotation vector is limited within ${\pi}/2$. Realistic simulation of dynamic deformation employs a sufficiently small time step, and thus this assumption is not problematic in practice. We demonstrate the efficiency and practicality of our method in various experiments.
A rational three-dimensional nonlinear finite element model is described and implemented for evaluating the behavior of high strength concrete slabs under transverse load. The concrete was idealized by using twenty-nodded isoparametric brick elements with embedded reinforcements. The concrete material modeling allows for normal (NSC) and high strength concrete (HSC), which was calibrated based on experimental data. The behavior of concrete in compression is simulated by an elastoplastic work-hardening model, and in tension a suitable post-cracking model based on tension stiffening and shear retention models are employed. The nonlinear equations have been solved using the incremental iterative technique based on the modified Newton-Raphson method. The FE formulation and material modeling is implemented into a finite element code in order to carry out the numerical study and to predict the behavior up to ultimate conditions of various slabs under transverse loads. The validity of the theoretical formulations and the program used was verified through comparison with available experimental data, and the agreement has proven to be very good. A parametric study has been also carried out to investigate the influence of different material and geometric properties on the behavior of HSC slabs. Influencing factors, such as concrete strength, steel ratio, aspect ratio, and support conditions on the load-deflection characteristics, concrete and steel stresses and strains were investigated.
AL-Sadder, Samir Z.;Othman, Ra'ad A.;Shatnawi, Anis S.
Structural Engineering and Mechanics
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v.24
no.6
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pp.647-664
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2006
In this study, an improved finite element formulation with a scheme of solution for the large deflection analysis of inextensible prismatic and nonprismatic slender beams is developed. For this purpose, a three-noded Lagrangian beam-element with two dependent degrees of freedom per node (i.e., the vertical displacement, y, and the actual slope, $dy/ds=sin{\theta}$, where s is the curved coordinate along the deflected beam) is used to derive the element stiffness matrix. The element stiffness matrix in the global xy-coordinate system is achieved by means of coordinate transformation of a highly nonlinear ($6{\times}6$) element matrix in the local sy-coordinate. Because of bending with large curvature, highly nonlinear expressions are developed within the global stiffness matrix. To achieve the solution after specifying the proper loading and boundary conditions, an iterative quasi-linearization technique with successive corrections are employed considering these nonlinear expressions to remain constant during all iterations of the solution. In order to verify the validity and the accuracy of this study, the vertical and the horizontal displacements of prismatic and nonprismatic beams subjected to various cases of loading and boundary conditions are evaluated and compared with analytic solutions and numerical results by available references and the results by ADINA, and excellent agreements were achieved. The main advantage of the present technique is that the solution is directly obtained, i.e., non-incremental approach, using few iterations (3 to 6 iterations) and without the need to split the stiffness matrix into elastic and geometric matrices.
In most of automobile body panel manufacturing, trimming process is generally performed before flanging. To find feasible trimming line is crucial in obtaining accurate edge profile after flanging. Section-based method develops blank along manually chosen section planes and find trimming line by generating loop of end points. This method suffers from inaccurate results of edge profile. On the other hand, simulation-based method can produce more accurate trimming line by iterative strategy. In this study, new fast simulation-based method to find feasible trimming line is proposed. Finite element inverse method is used to analyze the flanging process because final shape after flanging can be explicitly defined and most of strain paths are simple in flanging. In utilizing finite element inverse method, the main obstacle is the initial guess generation for general mesh. Robust initial guess generation method is developed to handle genera] mesh with very different size and undercut. The new method develops final triangular mesh incrementally onto the drawing tool surface. Also in order to remedy mesh distortion during development, energy minimization technique is utilized. Trimming line is extracted from the outer boundary after finite element inverse method simulation. This method has many advantages since trimming line can be obtained in the early design stage. The developed method is verified by shrink/stretch flange forming and successfully applied to the complex industrial applications such as door outer flanging process.
Considering the rapid process of media's breakthrough and diverse patterns of consumptions's analysis, a uniform analysis might be much rooms to be desired for interpretation of new phenomena. In special, the products happening intensive sails on around an anniversary or fresh food have the restricted marketing hours. Moreover, traditional association rule discovery algorithms might not be appropriate for analysis of sales pattern given in a specific time because existing approaches require iterative scan operation to find association rule in large scale transaction databases. in this paper, we propose an incremental candidate set management model based on twin-hashing technique to find association rule in special sales pattern using database trigger and stored procedure. We also prove performance of the proposed model through implementation and experiment.
Rad, Mohammad Hossein Ghadiri;Shahabian, Farzad;Hosseini, Seyed Mahmoud
Steel and Composite Structures
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v.35
no.1
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pp.77-92
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2020
The present paper outlined a procedure for geometrically nonlinear dynamic analysis of functionally graded graphene platelets-reinforced (GPLR-FG) nanocomposite cylinder subjected to mechanical shock loading. The governing equation of motion for large deformation problems is derived using meshless local Petrov-Galerkin (MLPG) method based on total lagrangian approach. In the MLPG method, the radial point interpolation technique is employed to construct the shape functions. A micromechanical model based on the Halpin-Tsai model and rule of mixture is used for formulation the nonlinear functionally graded distribution of GPLs in polymer matrix of composites. Energy dissipation in analyses of the structure responding to dynamic loads is considered using the Rayleigh damping. The Newmark-Newton/Raphson method which is an incremental-iterative approach is implemented to solve the nonlinear dynamic equations. The results of the proposed method for homogenous material are compared with the finite element ones. A very good agreement is achieved between the MLPG and FEM with very fine meshing. In addition, the results have demonstrated that the MLPG method is more effective method compared with the FEM for very large deformation problems due to avoiding mesh distortion issues. Finally, the effect of GPLs distribution on strength, stiffness and dynamic characteristics of the cylinder are discussed in details. The obtained results show that the distribution of GPLs changed the mechanical properties, so a classification of different types and volume fraction exponent is established. Indeed by comparing the obtained results, the best compromise of nanocomposite cylinder is determined in terms of mechanical and dynamic properties for different load patterns. All these applications have shown that the present MLPG method is very effective for geometrically nonlinear analyses of GPLR-FG nanocomposite cylinder because of vanishing mesh distortion issue in large deformation problems. In addition, since in proposed method the distributed nodes are used for discretization the problem domain (rather than the meshing), modeling the functionally graded media yields to more accurate results.
Class hierarchies often constitute the backbone of object-oriented software. Their quality is therefore quite crucial. Building class hierarchies with good qualify is a very important and common tasks on the object oriented software development, but such hierarchies are not so easy to build. Moreover, the class hierarchy structure under construction is frequently restructured and refined until it becomes suitable for the requirement on the iterative and incremental development lifecycle. Therefore, there has been renewal of interest in all methodologies and tools to assist the object oriented developers in this task. In this paper, we define a set of quantitative metrics which provide a wav of capturing features of a rough estimation of complexity of class hierarchy structure. In addition to, we suggest a set of algorithms that transform a original class hierarchy structure into reorganized one based on the proposed metrics for class hierarchy structure. Furthermore, we also prove that each algorithm is "object-preserving". That is, we prove that the set of objects are never changed before and after applying the algorithm on a class hierarchy. The technique presented in this paper can be used as a guidelines of the construction, restructuring and refinement of class hierarchies. Moreover, the proposed set of algorithms based on metrics can be helpful for developers as an useful instrument for the object-oriented software development.velopment.
The successful performance of any numerical geotechnical simulation depends on the accuracy and efficiency of the numerical implementation of constitutive model used to simulate the stress-strain (constitutive) response of the soil. The corner stone of the numerical implementation of constitutive models is the numerical integration of the incremental form of soil-plasticity constitutive equations over a discrete sequence of time steps. In this paper a well known two-surface soil plasticity model is implemented using a generalized implicit return mapping algorithm to arbitrary convex yield surfaces referred to as the Closest-Point-Projection method (CPPM). The two-surface model describes the nonlinear behavior of coarse-grained materials by incorporating a bounding surface concept together with isotropic and kinematic hardening as well as fabric formulation to account for the effect of fabric formation on the unloading response. In the course of investigating the performance of the CPPM integration method, it is proven that the algorithm is an accurate, robust, and efficient integration technique useful in finite element contexts. It is also shown that the algorithm produces a consistent tangent operator $\frac{d\sigma}{d\varepsilon}$ during the iterative process with quadratic convergence rate of the global iteration process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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