The objective of this study is to perform finite element analyses(FEA) using the anisotropic hardening constitutive model on the basis of the total stress concept. An anisotropic hardening model was then developed to solve the problem and its mathematical formulations and experimental verifications were also described. In a companion paper, the constitutive equation will be formulated for accurate and efficient solutions of FEA, and coded into a nonlinear analysis program, and finally a field problem will be analyzed. The proposed model includes the failure criterion of a von Mises type and the anisotropic hardening rule based on the generalized isotropic hardening description, which can model the nonlinearity and the anisotropy of the stress-strain relationship. As a result this study could verty the experimental results for UU triaxial tests, CU triaxial tests for overconsolidated samples, and anisotropic loading tests with the rotation of principal stress axes for $K_0$consolidated samples.
The objective of this study is to perform finite element analyses using the anisotropic hardening constitutive model on the basis of the total stress concept. An anisotropic hardening constitutive model had been developed in a companion paper, and was then formulated by implicit stress integration and consistent tangent moduli. A nonlinear finite element analysis program was coded including the algorithm, and as a result, the nonlinear solution was accurately calculated and converged to be asymptotically quadratic. In the analysis of a test embankment it was found that the proposed model could predict the displacement of soils more reasonably than the analysis with von Mises type model. In addition the proposed model could predict accurately the actual behavior through the reanalysis of the problem by a reasonable evaluation of the strength parameter.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2005.04a
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pp.343-350
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2005
A constitutive model was implemented in ABAQUS code. The constitutive equation can model the behavior for overall range of strain level from small to large deformation, which is based on anisotropic hardening rule and total stress concept. The formulation includes (1) finite strain formulation on the basis of Jaumann rate, (2) implicit stress integration and (3) consistent tangent moduli. Therefore the mathematical background was established in order that large deformation analysis can be performed accurately and efficiently with the anisotropic constitutive model. In the large deformation analyses, geometric nonlinearity was considered and the result of analyses with the proposed model was compared with that of Mises model for the overall strain range behavior.
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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1994.09a
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pp.123-128
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1994
For the proper analysis of soil excavation problems through FEM, a constitutive model should be able to simulate the real soil behavior, especially around the excavated section. In this study, the nenlinear finite element analysis is performed using an anisotropic hardening constitutive model based on 'generalized isotropic hardening' rule. Furthermore, in order that the implementation of this constitutive model is performed consistently with the iterative algorithm for the numerical analysis, stresses are implicitly intergrated by the closest point projection algorithm, and a consistent tangent modulus is evaluated. An excavation example including various loading esquences is analyzed, and the results are compared with the Cam-clay model.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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1998.10a
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pp.92-98
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1998
Nonlinear finite element analyses of one dimensional consolidation problem were performed using an anisotropic hardening constitutive model. For the analyses, the anisotropic hardening elasto-plastic constitutive model based on the generalized isotropic hardening(GIH) rule was implemented into a nonlinear finite element analysis program, PLASTIC. In order to preserve the accuracy of the finite element solution for nonlinear problems, an implicit stress integration algorithm was employed. A consistent tangent moduli could also ensure the quadratic convergence of Newton's method. As a result, the nonlinear solution was accurately calculated and was converged to be asymptotically quadratic. In a consolidation problem, the relationship between load and settlement and between settlement and time vertical was analyzed comparing with results using the Cam-clay type model and the final consolidation settlement and the duration of primary consolidation could be evaluated rigorously using the GIH constitutive model.
This study is focused on the constitutive model in order to represent brittleness and dilatancy of cohesionless soils. The constitutive model was proposed on the basis of an anisotropic hardening rule with generalized isotropic hardening rule. The shape of yield surface is a simple cylinder type in stress space and it makes the model practically useful. Flow rule was approximated by a concrete function on dilatancy. A peak stress ratio was defined to model brittle stress-strain relationships. The proposed model was formulated and implemented to calculate the stress-strain relationship from triaxial tests. In the companion paper the proposed model will be verified by comparison with the triaxial test results.
To model the anisotropic behavior of soils in the case of reverse loading, an anisotropic hardening description is proposed on the basis of generalized isotropic hardening(GIH) rule. There is a core of the GIH rule in the allowance of the concept that the center of homology of isotropic hardening can be any proper stress states inside a yield surface. The plastic deformations could be represented for the condition of reverse loading, and an explicit constitutive relationship was formulated by utilizing a simple hardening function. The proposed hardening description has been compared with other anisotropic hardening models. For verification three sets of triaxial test results have been predicted for the drained and undrained behavior of overconsolidated clays and Ko consolidated clays.
Within the framework of anisotropic combined viscoplastic hardening formulation, accounting macroscopically for residual stress as well as texture development at finite deformations of metals, simple shear analyses for the simulation of fixed-end torsion experiments for ${\alpha}$-Fe, Al and Cu at different strain rates are reviewed with an emphasis on the role of constitutive spins. Complicated responses of the axial stresses with monotonically increasing shear deformations can be successfully described by the capacity of orthotropic hardening part, featuring tensile axial stresses either smooth or oscillatory. Temperature effect on the responses of axial stresses for Cu is investigated in relation to the distortion and orientation of yield surface. The flexibility of this combined hardening model in the simulation of finite inelastic strains is discussed with reference to the variations of constitutive spins depending upon strain rates and temperatures.
Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures
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v.5
no.4
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pp.1-10
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2014
A progressive failure analysis procedure for composite laminates is developed in here and in the companion paper. An anisotropic plastic constitutive model for fiber-reinforced composite material, is developed, which is simple and efficient to be implemented into computer program for a predictive analysis procedure of composites. In current development of the constitutive model, an incremental elastic-plastic constitutive model is adopted to represent progressively the nonlinear material behavior of composite materials until a material failure is predicted. An anisotropic initial yield criterion is established that includes the effects of different yield strengths in each material direction, and between tension and compression. Anisotropic work-hardening model and subsequent yield surface are developed to describe material behavior beyond the initial yield under the general loading condition. The current model is implemented into a computer code, which is Predictive Analysis for Composite Structures (PACS), and is presented in the companion paper. The accuracy and efficiency of the anisotropic plastic constitutive model are verified by solving a number of various fiber-reinforced composite laminates with and without geometric discontinuity. The comparisons of the numerical results to the experimental and other numerical results available in the literature indicate the validity and efficiency of the developed model.
A constitutive model was implemented in ABAQUS code, The constitutive equation can model the behavior for overall range of strain level from small to large deformation, which is based on anisotropic hardening rule and total stress concept. The formulation includes (1) finite strain formulation on the basis of Jaumann rate, (2) implicit stress integration and (3) consistent tangent moduli. Therefore, the mathematical background was established in order that large deformation analysis can be performed accurately and efficiently with the anisotropic constitutive model. Companion paper(Jeon et al., 2002) will contain the large deformation analysis results of examples with the constitutive model using ABAQUS.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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