• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제28권1호
• /
• pp.1-8
• /
• 2015

본 논문에서는 재료 점소성-손상모델을 기반으로 한 피로균열 진전속도(FCGR) 전산 평가법을 제안한다. 7% 니켈강 재료 거동을 모사하는 점소성-손상모델을 소개하고, 이의 유한요소해석 플랫폼에의 적용을 위해 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS에서 제공하는 사용자 정의 재료 서브루틴(UMAT)에 재료모델을 탑재하였다. 개발 UMAT의 검증을 위해 7% 니켈강 재료 인장시험 시뮬레이션을 수행하였으며, 이를 통해 재료정수를 획득하였다. 또한, 피로하중에 따른 손상해석에 있어 계산 시간 단축을 위한 jump-in-cycles 과정과 임계 손상 값 조정 및 피로 예비 균열 시뮬레이션을 수행하였고 이들 과정을 개발 UMAT에 탑재하여 해석을 수행하였다. 개발 UMAT을 활용하여 7% 니켈강의 상온 FCGR 테스트 시뮬레이션을 수행하였으며, 균열길이(a)와 주기 수(number of cycles)의 관계 및 1 cycle 당 균열성장량(da/dN)과 응력확대계수 진폭(${\Delta}K$)의 관계 등의 결과를 실험결과와 비교하여 검증하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제41권3호
• /
• pp.222-229
• /
• 2017

고망간강은 저온환경에서 강도 및 내구성 측면에서 우수한 기계적 성질을 가지고 있다. 최근 고망간강은 우수한 강도와 내구성을 바탕으로 LNG 화물창내에서 사용되는 SUS강, 니켈강의 대체재로 고려되고 있다. 이러한 연구의 일환으로, 본 연구에서는 고망간강의 기계적 물성치와 비선형 거동을 조사하기 위해 상온/극저온(-110K)에서 인장시험을 수행하였다. 또한 재료의 거동을 모사하기 위해 수정된 탄-소성 손상모델을 ABAQUS가 제공하는 사용자지정 재료 서브루틴(UMAT)에 유한요소 정식화과정을 거쳐 탑재하였다. 마지막으로 UMAT을 적용한 유한요소해석을 수행하였고 제안된 UMAT의 유효성 검증을 위해 해석결과를 인장시험 결과와 비교하였다. 그 결과, 제안된 UMAT은 고망간강의 비선형 거동을 효과적으로 모사함을 확인하였다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
• /
• 제7권1호
• /
• pp.91-98
• /
• 2006

The thermomechanical behaviors of SMA thin film actuator and their application are investigated. The numerical algorithm of the 2-D SMA thermomechanical constitutive equation is developed and implemented into the ABAQUS finite element program by using the user defined material (UMAT) subroutine. To verify the numerical algorithm of SMAs, the results are compared with experimental data. For the application of SMA thin film actuator, the methodology to maintain the precise configuration of inflatable membrane structure is demonstrated.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제66권4호
• /
• pp.487-494
• /
• 2018

The purpose of the present paper is to study the bending and free vibration of Functionally Graded Material (FGM) plate using user-defined material subroutine on the finite element software ABAQUS. The FGM plate is simply supported and subjected to sinusoidal and uniform load. The Poisson's ratio is kept constant. The results obtained compared to those available in the literature show the convergence, the exactitude and the efficiency of the method used with various power index of the materials.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제48권3호
• /
• pp.275-280
• /
• 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.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제31권4호
• /
• pp.191-197
• /
• 2018

폴리머 폼은 다공성을 가장 큰 특징으로 하는 재료이기 때문에, 본 연구에서 비가역 열역학 관점을 기반으로 폴리머 폼의 기공 성장 및 합체를 고려한 손상 탄성 구성방정식을 개발하였으며, 개발된 구성방정식은 unilateral 손상의 효과를 고려하였다. 유한요소해석의 적용을 위해 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS의 사용자 서브루틴 UMAT을 이용하여 제안된 구성방정식을 수치적으로 구현하였다. 비선형 유한요소해석 결과와 폴리머 폼의 인장 시험 결과와 비교를 통해 제안된 손상 모델의 유효성을 검증하였으며, 제안된 구성방정식의 재료모델상수가 손상에 미치는 영향에 대해 분석하였다.

• 한국철도학회논문집
• /
• 제9권6호
• /
• pp.778-783
• /
• 2006

This study investigates the ultimate behavior of reinforced concrete beams by means of practical nonlinear finite element (FE) analyses. Uniaxial constitutive models for the concrete and steel material are selected in this study. The adopted material model is integrated into the ABAQUS fiber beam elements through a user-defined material subroutine (UMAT). Within a developed nonlinear finite element framework, the FE results have been compared to experimental results reported by other researchers. It has been found that the proposed finite element model is capable of predicting the initial cracking load level, the yield load, the ultimate load, and the crack distribution with acceptable accuracy.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제29권2호
• /
• pp.253-261
• /
• 2005

In decades, a substantial body of work on a unified viscoplastic model which considers the mechanism of plastic deformation and creep deformation has developed. The systematic scheme for numerical analysis of unified model is necessary because the dominant failure mechanism is the defect growth and coalescence in materials. In the present study, the unified viscoplastic model for materials with defects suggested by Suquet and Michel was employed for numerical analysis. The constitutive equations are integrated based on the generalized mid-point rule and implemented into a finite element program (ABAQUS) by means of user-defined subroutine (UMAT). To evaluate the validity of the developed UMAT code and the assessment of the adopted viscoplastic model, the results obtained from the UMAT code was compared with the numerical reference solution and experimental data. The unit cell analysis also has been investigated to study the effect of strain rate, temperature, stress triaxiality and initial defect volume fraction on the growth and coalescence of the defect.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제28권5호
• /
• pp.543-551
• /
• 2015

뛰어난 단열성능을 가지는 폴리우레탄 폼(polyurethane foam, PUF)은 다양한 구조물에서 다른 재료들과 함께 사용되고 있다. 현재 LNG 운반선의 단열시스템에는 유리섬유로 강화된 폴리우레탄 폼(reinforced-polyurethane foam, R-PUF)이 사용되고 있으며, 이는 단열재 역할뿐만 아니라 슬로싱 하중을 포함한 다양한 압축하중에 대한 구조부재 기능을 수행하고 있다. 폴리우레탄 폼은 혼합과 발포를 통해 제작되는 다공성 재료이기 때문에, 본 연구에서는 기공체적비율을 통해 재료의 거동을 모사할 수 있는 Gurson damage model을 사용하여 폴리우레탄 폼의 비선형 압축거동을 모사하였으며, 폴리우레탄 폼의 기계적 성질에 영향을 미치는 영향변수로서 기공체적비율에 의존적으로 알려져 있는 밀도를 설정하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
• /
• 제68권3호
• /
• pp.299-312
• /
• 2018

In this paper, an extended finite element method is proposed to analyze both geometric and material non-linear behavior of general Functionally Graded Material (FGM) plate-shell type structures. A user defined subroutine (UMAT) is developed and implemented in Abaqus/Standard to study the elastoplastic behavior of the ceramic particle-reinforced metal-matrix FGM plates-shells. The standard quadrilateral 4-nodes shell element with three rotational and three translational degrees of freedom per node, S4, is extended in the present study, to deal with elasto-plastic analysis of geometrically non-linear FGM plate-shell structures. The elastoplastic material properties are assumed to vary smoothly through the thickness of the plate-shell type structures. The nonlinear approach is based on Mori-Tanaka model to underline micromechanics and locally determine the effective FGM properties and self-consistent method of Suquet for the homogenization of the stress-field. The elasto-plastic behavior of the ceramic/metal FGM is assumed to follow Ludwik hardening law. An incremental formulation of the elasto-plastic constitutive relation is developed to predict the tangent operator. In order to to highlight the effectiveness and the accuracy of the present finite element procedure, numerical examples of geometrically non-linear elastoplastic functionally graded plates and shells are presented. The effects of the geometrical parameters and the volume fraction index on nonlinear responses are performed.