• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.542-545
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• 2010

재료의 마이크로 스케일 해석에서 결정의 geometrically necessary dislocation (GND) 효과에 의한 소성구배(plastic gradient)를 고려하는 것은 재료의 소성 거동을 분석하는데 영향을 미친다. 본 연구에서는 먼거리(long range)에서 전위(dislocation)의 영향을 고려하는 GND의 효과를 적용하여 소성 구배의 영향을 받는 다결정(polycrystal) 고체의 거동을 유한요소해석을 이용하여 살펴보았다. 재료의 거동을 분석하기 위해 탄성(elastic)과 소성(plastic) 변형에 먼 거리 변형률(long range strain)을 고려한 항(term)이 포함된 변형 구배(deformation gradient)의 multiplicative decomposition 모델을 사용하였다. 먼 거리 변형률에 의한 영향을 고려하기 위해 구배 경화 계수(gradient hardness coefficient)와 먼 거리 변형률 길이에 대한 재료변수(parameter)가 사용되었다. 각각의 계수들이 다결정 고체의 거동에 미치는 영향을 확인하기 위해 두 변수의 적용에 따른 다결정 고체의 거동을 분석하였다. 다결정 재료의 GND 효과에 의한 소성 구배 효과를 고려해서, 고려하지 않은 경우와 비교하여 발생하는 경화(hardening)의 차이를 분석함으로서 GND에 의한 다결정 고체 거동의 영향을 확인하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.35 no.9
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• pp.1041-1050
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• 2011

An elasto-plastic finite element method using the theory of strain gradient plasticity is proposed to evaluate the size dependency of structural plasticity that occurs when the configuration size decreases to micron scale. For this method, we suggest a low-order plane and three-dimensional displacement-based elements, eliminating the need for a high order, many degrees of freedom, a mixed element, or super elements, which have been considered necessary in previous researches. The proposed method can be performed in the framework of nonlinear incremental analysis in which plastic strains are calculated and averaged at nodes. These strains are then interpolated and differentiated for gradient calculation. We adopted a strain-gradient-hardening constitutive equation from the Taylor dislocation model, which requires the plastic strain gradient. The developed finite elements are tested numerically on the basis of typical size-effect problems such as micro-bending, micro-torsion, and micro-voids. With respect to the strain gradient plasticity, i.e., the size effects, the results obtained by using the proposed method, which are simple in their calculation, are in good agreement with the experimental results cited in previously published papers.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.24 no.2
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• pp.185-191
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• 2011

Plastic gradient from geometrically necessary dislocation(GND) can affect material behavior significantly. In this research, mechanical behavior of polycrystalline solid is investigated using the finite element method incorporating plastic gradient from long range dislocation or GND effect. Plastic gradient effect is implemented in the analysis model by considering a long range strain term as well as elastic and plastic terms in the multiplicative decomposition. In the model, gradient hardness coefficient and length parameter are used to evaluate the effect of the long range strains and sensitive study is conducted for the parameters. It is confirmed that the GND amplifies hardening response of polycrystals compared with the single crystal.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.257-260
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• 2011

마이크로 스케일에서 다결정 재료의 소성 거동을 살펴볼 때, 결정의 geometrically necessary dislocation(GND) 효과에 의한 소성 구배(plastic gradient)의 고려는 재료의 소성 거동에 큰 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 소성 구배의 영향을 살펴보기 위하여 다결정 고체(polycrystalline solids)의 거동을 유한요소해석을 이용하여 살펴보았다. 소성 구배의 영향을 살펴보기 위하여 구배 경화 계수(gradient hardness coefficient)와 먼 거리 변형률에 대한 재료 길이 변수(material length parameter)가 사용되었다. 재료 길이 변수의 영향을 살펴보기 위해, 재료 길이 변수의 차이에 따른 다결정 고체의 거동을 분석하였다. 또한 소성 구배 효과의 고려와 재료 길이 변수의 변화에 따라서 다결정 고체 내부에 위치한 단결정이 받는 영향을 살펴보았다. 재료 길이 변수에 따라 결정이 받는 영향을 비교하여, GND에 의한 다결정 고체 거동의 영향을 확인하였다.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.11 no.2
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• pp.39-44
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• 2011

Plastic gradient from geometrically necessary dislocation(GND) can strongly affect micro-scale plastic behavior of polycrystalline solids. In this research, mechanical behavior of polycrystalline solid is investigated using the finite element method incorporating plastic gradient from GND effect. Gradient hardness coefficient and material length parameter are used to evaluate the effect of the plastic gradient on the behavior of materials. Sensitivity of the modeling parameters on the plastic gradient from GND is presented and effects of plastic gradient and material parameters on the behavior of single crystal inside a polycrystalline aggregate are investigated. It is confirmed that the plastic gradient from GND amplifies hardening response of polycrystals and affects single crystal behavior embedded in polycrystalline solids.