• Steel and Composite Structures
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• 제38권2호
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• pp.189-211
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• 2021

An analytical solution is presented to analyze the thermoelastoplastic response of a rotating thick-walled cylindrical pressure vessel made of functionally graded material (FGM). The analysis is based on Tresca's yield condition, its associated flow rule and linear strain hardening material behaviour. The uncoupled theory of thermoelasticity is used, and the plane strain condition is assumed. The material properties except for Poisson's ratio, are assumed to vary nonlinearly in the radial direction. Elastic, partially plastic, fully plastic, and residual stress states are investigated. The heat conduction equation for the one-dimensional problem in cylindrical coordinates is used to obtain temperature distribution in the vessel. It is assumed that the inner surface is exposed to an airstream and that the outer surface is exposed to a uniform heat flux. Tresca's yield criterion and its associated flow rule are used to formulate six different plastic regions for a linearly hardening condition. All these stages are studied in detail. It is shown that the thermoelastoplastic stress response of a rotating FGM pressure vessel is affected significantly by the nonhomogeneity of the material and temperature gradient. The results are validated with those of other researchers for appropriate values of the system parameters and excellent agreement is observed.

• 소성∙가공
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• 제3권2호
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• pp.215-228
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• 1994

The purpose of this paper is to pursue a general method to determine both the flow stress of a material and the friction factor by ring compression test. The materials are assumed to obey the expanded n-power hardening rule including the strain-rate effect. Ring compression is simulated by the rigid-plastic finite element method to obtain the database used in determining the flow stress and friction factor. The Simulation is conducted for various strain hardening exponent, strain-rate sensitivity, friction factor, and compressing speed, as variables. It is assumed that the friction factor is constant during the compression process. To evaluate the compatibility of the database, experiments are carried out at room and evaluated temperature using specimens of aluminum 6061-T6 under dry and grease lubrication condition. It is shown that the proposed test method is useful and easy to use in determining the flow stress and the friction factor.

• Fibers and Polymers
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• 제5권3호
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• pp.209-212
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• 2004

A nonsteady axi-symmetric ideal flow solution is obtained here. It is based on the rigid perfect-plastic constitutive law with the Tresca yield condition and its associated flow rule. The process is to deform a circular solid disk into a spherical shell of prescribed geometry. It is assumed that there are no rigid zones and friction stresses. The solution obtained provides the distribution of kinematic variables and involves one undetermined function of the time. This function can be in general found by superimposing an optimality criterion.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.299-311
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• 2003

점진적 소성화를 고려한 공간뼈대구조의 극한강도를 평가하기 위한 비선형 유한요소 해석법을 제시한다. 유한한 회전각의 2차항 까지 고려된 개선된 변위장을 도입하여 결과적으로 축력뿐만 아니라 휨모멘트 그리고 비틂모멘트에 의한 비선형 효과를 모두 고려한다. 탄-소성 해석을 위하여 소성힌지 개념을 도입하고 비선형 해석방법으로 하중 및 변위증분법을 이용한다. 잔류응력 분포에 의거한 초기항복함수를 정의하고 축력뿐만 아니라 모멘트의 함수로 표현되는 소성영역함수를 사용하여 flow rule과 normality condition을 적용하여 탄-소성 강도매트릭스를 도출한다. 계산시간이 빠른 기존의 소성힌지 해석기법을 사용하는 동시에 소성영역의 진전효과를 효율적으로 나타내었다. 요소의 소성화 진행정도를 나타내는 파라미터를 도입하고 여러 가지 강도감소모델을 사용하여 극한해석을 수행하여 그 결과를 소성영역해석, 쉘요소를 이용한 정밀해석 그리고 실험결과와 비교하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 1991년도 추계학술발표회 논문집 지반공학에서의 컴퓨터 활용 COMPUTER UTILIZATION IN GEOTECHNICAL ENGINEERING
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• pp.216-232
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• 1991

This Finite Element Program(TAFEM) has been developed to be able to carry out the structural analsis of tunnel section and simulate the surrounding ground behaviour due to New Austrian Tunnelling Method, of which main support is the surrounding ground, itself. The Elasto-plastic theory has been applied. The used finite elements are 8-noded isoparametric element(rock & shotcrete), 2 or 3-noded rod element(rock bolt) and infinite boundary element. The load incremental method and tangential stiffness method has been used. Associated flow rule was applied to plastic flow and yield criteria inclued not only Mohr-Coulomb but also Drucker-Prager. In this paper, Drucker-Prager yield criterion has been used. The relationship between plastic strain and stress is based on the incremental strain concept and stress-strain equation on the basis of the stress path of each gauss point has been adopted. It may be rational that rock is considered to be no-tension material, so that no-tension analysis has been adopted in accordance with the brittle fracture constitutive equation.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.199-209
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• 2009

본 논문은 단조하중을 받는 초고강도 섬유보강 콘크리트 I형보의 파괴거동에 대한 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 보통 또는 고강도 콘크리트의 구성방정식과 달리 초고강도 섬유보강 콘크리트의 재료적 특성을 나타내기 위해 인장변형률 경화관계를 고려한 탄소성 파괴역학 모델을 제안하였다. 인장영역에서는 인장경화 변형률을 고려한 다차원적 균열기준을 정의하였고, 압축영역에서는 associated flow rule을 고려한 Drucker-Prager기준을 채택하여 해석을 수행하였다. UHPFRCI형보의 지간, 프리스트레스 하중 및 단면의 영향에 관한 수치해석 결과를 실험 거동와 비교한 결과 정확한 해석 결과를 보여주었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.85-91
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• 2005

본 논문에서는 실내모형실험 및 유한요소 프로그램인 CRISP을 이용하여 사질토 지반에 근입되어있는 선단지지 말뚝의 하중-침하(P-S) 관계를 규명하였다. 선단지지말뚝의 효과를 유한요소 해석에서 모사하기 위하여 몇 가지 형태의 인터페이스 요소들(slip elements)을 말뚝 주변 및 선단에 도입하였다. 비관련 소성흐름 법칙의 정도, 즉 지반강도 정수인 내부마찰각과 팽창각의 차이 정도를 고려한 Mo-Coulomb 지반 모델에 있어서, 인터페이스 요소들이 포함된 선단지지말뚝은 내부마찰각과 팽창각의 차이가 유한요소 해의 수렴에 매우 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 한편, 이와는 대조적으로 말뚝 주변에 적용한 인터페이스 요소 대신 Roller로 모사된 선단지지말뚝의 유한요소 해는 비관련 소성흐름 법칙의 정도에 대해서 영향을 받지 않고 수렴되는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.31-38
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• 1989

본 논문은 점진적 증가하중에 의한 철근 콘크리트 구조물의 전반적인 거동을 고찰하기 위한 것으로써 콘크리트의 인장균열, 철근 및 콘크리트의 응력-변형을 관계의 비선형성을 고려하였다. 콘크리트는 인장영역에서는 선형 탄성체로 가정하였으며 압축영역에서 탄소성체로 가정하였다. 압축영역의 콘크리트 거동을 파악함에 있어 Kupfer가 제안한 파괴표면 식을 항복한계로 사용 하였으며 associated flow rule에 의해 거동한다고 가정하였다. 철근은 일축응력을 받는 선형의 변형경화 재료로 모델링하였다. 콘크리트의 균열 발생시 인접한 균열 사이의 tension stiffening effect를 고려하였으며 콘크리트 구조물의 해석시 나타나는 유한요소의 크기에 따른 수치해석 오차를 콘크리트 인장부분의 변형연화 영역의 기울기를 보정함으로써 감소시키는 에너지 개념에 의한 ${\epsilon}_0$의 결정 모델 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.21-33
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• 1992

충격하중을 받는 구조물은 초고압에서 부터 저압까지 다양한 압력을 짧은 시간에 경험하게 된다. 따라서 이들 구조물을 해석하기 위해서는 실제 물체의 재료특성을 표현할 수 있는 구성 법칙(constitutive law)이 필요하게 된다. 본 연구에서는 압력 부종속모델(pressure independent model)인 Von-Mises 모델과 압력 종속모델(pressure dependent model)인 Drucker-Prager 모델을 사용하여 충격과 폭발 현상시 발생하는 응력파의 전파과정(propagation process)을 재료특성에 따라 비교 분석하였다. 응력파의 전파과정을 연구하기 위한 지배 방정식(governing equation)으로서는 물체에 종속되어 있는 라그란지안 좌표계(lagrangian coordinate system)로 표현된 운동량과 질량보존(conservation of momentum and mass)법칙을 사용하였으며 또한 충격전면(shock front)에 연속성을 부여하기 위해 인공점성(artificial viscosity)을 운동량 보존식에 첨가하였다. 주요 방정식을 풀기 위한 수치해석법으로는 시간과 공간 좌표계로 구성된 유한차분법(finite difference method)을 사용하였으며 소성변형률을 구하기 위한 소성이론으로서는 Associated normality flow rule을 사용하였다.

• Coupled systems mechanics
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• 제6권4호
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• pp.501-522
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• 2017

This paper introduces a numerical procedure to incorporate elasto-plastic local deformation effects in the dynamic analysis of beams. The appealing feature is that simple beam type finite elements can be used for the global model which needs not to be altered by the localized elasto-plastic deformations. An overlapping local sophisticated 2D membrane model replaces the internal forces of the beam elements in the predefined region where the localized deformations take place. An iterative coupling technique is used to perform this replacement. Comparisons with full membrane analysis are provided in order to illustrate the accuracy and efficiency of the method developed herein. In this study, the membrane formulation is able to capture the elasto-plastic material behaviour based on the von Misses yield criterion and the associated flow rule for plane stress. The Newmark time integration method is adopted for the step-by-step dynamic analysis.