Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.52
no.2
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pp.143-152
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2015
In the present study, the fiber and matrix failure of composite laminates under arbitrary biaxial stresses were evaluated based on separate mode criteria such as Hasnin and Puck theories. There is a limitation to predict the fiber-dominant and/or matrix-dominant failures under arbitrary stress states using limit criteria (maximum stress and maximum strain theories) and interactive criteria (Tsai-Hill and Tsai-Wu theories). There is little literature for failure analysis of ships and offshore composite structures considering advanced failure theories such as Hashin and Puck theories. Furthermore, there is not enough practical commercial finite element analysis (FEA) code which is basically adopted the separate mode criteria. Hence, in the present study, the user-defined subroutine of commercial FEA code ABAQUS for evaluation of fiber and matrix failures of composite structures was developed based on Hashin and Puck failure criteria. And then, the proposed subroutine was validated by comparing with a series of experimental results of carbon- and glass-implemented composite laminates to guarantee the reliability and usefulness of the developed method.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.43
no.1
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pp.1-7
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2015
This paper predicts the spring-in effect of curved laminated composite structure for various stacking sequence using finite element analysis(ABAQUS). In composite manufacturing process, large temperature difference, different coefficient of thermal expansion and chemical shrinkage effect cause distortion of composite parts such as spring-in and warpage. Distortion of composite structure is important issue on quality of product, and it should be considered in manufacturing process. In finite element analysis, a CHILE(Cure Hardening Instantaneously Linear Elastic) model and chemical shrinkage effects are considered developing user subroutine in ABAQUS and some cases are simulated.
Based on Ahmadzadeh-Varvani hardening rule (A-V model), multiaxial ratcheting effect of Z2CND18.12N austenitic stainless steel is simulated by ABAQUS with user subroutine UMAT. The results show that the predicted results of the origin multiaxial A-V model are lower than the experimental data, and it is difficult to control ratcheting strain rate. In order to improve the predicted capability of A-V model, the A-V model is modified. In this study. Moreover, under the assumption of the von Mises yield criterion and normal plasticity flow rule, we develop a numerical algorithm of plastic strain with the improved model to implement the finite element calculation of the model. Internal iteration in the numerical algorithm was implemented with the Euler backward method, which calculated the trial strain for each equilibrium iteration using the consistent tangent matrix. With a user subroutine, the proposed model is programmed into ABAQUS for a user - executable version. By simulating the uniaxial ratcheting of a round bar made of Z2CND18.12N austenitic stainless steel, we observe that the predicted results simulated by ABAQUS with UMAT are compared with the experimental data. The predicted results of the improved multiaxial A-V model are consistent well with the experimental data.
Autoclave processing has a good quality of product, but manufacturing cost is expansive. After curing of composite, the unwanted deformation and distortion increase the manufacturing cost by redesign of tool parts. Therefore, manufacturing cost down is a big issue in processing level. For the reduction of tool costs, it is important to investigate the effects of tool materials and tool surface conditions. In this paper, we organized user subroutine in ABAQUS to consider the thermal effects of part and tool, and the results are compared with commercial code, COMPRO. And this paper suggests reference point for the selection of tool materials to reduce manufacturing costs.
Kim, Dong Wook;Jun, Hyun Kyu;Lee, Sang Hwan;Chang, Yoon Suk
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.33
no.7
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pp.551-558
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2016
Reduction of welding residual stress is very important in the railway industry, but calculating its distribution in structures is difficult because welding residual stress formation is influenced by various parameters. In this study, we developed a finite element model for simulating the repair welding process to recover a surface damaged rail, and conducted a series of parametric studies while varying the cooling rate and the duration of post weld heat treatment (PWHT) to find the best conditions for reducing welding residual stress level. This paper presents a three-dimensional model of the repair welding process considering the phase transformation effect implemented by the ABAQUS user subroutine, and the results of parametric studies with various cooling rates and PWHT durations. We found that heat treatment significantly reduced the residual stress on the upper rail by about 170 MPa.
Eubin Kim;Gyubin Kim;Eun Gyo Park;Seok-Hwan Oh;Tae-Seong Roh;Jin Yeon Cho
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.26
no.5
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pp.371-383
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2023
Artillery gun tube experiences very high pressure according to the blast of propellant charge. Therfore, it is essential to guarantee the structural safety of the gun tube. On the other hand, weight reduction of gun tube is also a crucial design factor since the agility of artillery vehicle directly leads to its survivability. In this line of thought, this work proposed an efficient design procedure which utilizes the convex combination of breech pressure and projectile base pressure time histories. Its efficiency is verified by comparing with other procedures. Other procedures utilize different computed max pressure rather than the convex combination design pressure. Additionally, a transient analysis is carried out considering the projectile movement and the corresponding pressure distribution through the newly developed ABAQUS user-subroutine. The analysis confirms the structural safety of the lightweight gun tube designed by the proposed method.
The areas consisting of frost susceptible soils in cold regions, such as the Arctic area, have problems of frost heave and thaw settlement due to the seasonal air temperature changes and internal temperature of installed structures. Ground stabilization methods for preventing frost heave and thaw settlement of frost susceptible soils include trenching, backfilling and thermo-syphon. The thermo-syphon is the method in which refrigerant can control the ground temperature by transferring the ground temperature to atmosphere in the from of two-phase flow through the heat circulation of the internal refrigerant. This numerical study applied the function of these thermo-syphon as the boundary condition through user-subroutine coding inside ABAQUS and compared and analyzed the temperature results of laboratory experiments.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.48
no.3
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pp.275-280
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2011
In the present study, a unified viscoplastic-damage model has been applied in order to describe the mechanical characteristics of fresh water ice such as nonlinear material behavior and volume fraction. The strain softening phenomenon of fresh water ice under quasi-static compressive loading has been evaluated based on unified viscoplastic model. The material degradation such as growth of slip/fraction has quite close relation with material inside damage. The volume fraction phenomenon of fresh water ice has been identified based on volume fraction (nucleation and growth of damage) model. The viscoplastic-damage model has been transformed to the fully implicit formulation and the discretized formulation has been implemented to ABAQUS user defined subroutine (User MATerial: UMAT) for the benefit of application of commercial finite element program. The proposed computational analysis method has been compared to uni-axial compression test of fresh water ice in order to validate the compatibilities, clarities and usefulness.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.20
no.8
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pp.166-174
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2003
Hydrostatic bearings are widely used in precision machines due to their high motion guide accuracy, low friction and high load carrying capacity. It is very useful to estimate the moving characteristics of hydrostatic bearings in the design stage. A new method is suggested for the analysis of fluid film in hydrostatic bearings. A combined mesh of 8 node solid elements with negligible deformation resistance and spring-dashpot elements is used in conjunction with the user subroutine of ABAQUS to represent the fluid film. The mesh can be used to capture the deformation of the bearing structure as well as the varying properties of fluid film. Analysis results from the finite element model are compared with theoretical solutions, results from FLUENT analysis and some previous works. With this method, static and dynamic analyses of the system containing the bearings can be performed efficiently.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.33
no.6
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pp.600-606
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2009
In this paper, the coupled model with hydrogen transport and elasto-plasticity behavior is introduced. This model is implemented to the general-purpose FE code, ABAQUS, via the user-defined subroutine UMAT and UMATHT. In UMAT, the spatial gradients of hydrostatic stress and hydrogen induced deformation are calculated, and then are passed into UMATHT. Heat transfer equation within UMATHT is substituted by hydrogen transport equation including the effects of stress states and strain hardening. To validate this model, the finite element analyses coupled with hydrogen transport and mechanical loading are performed for the boundary layer specimens with low and high strength steel properties. The FE results are compared with the previous studies by Taha and Sofronis (2001).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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