This study is concerned with modeling an elastomer constitutive relation by utilizing the truncated Volterra series. Actual experimental data from the Instron Tester are obtained for combined input, i.e. constant strain rate followed by a constant strain input. These data are then estimated for step inputs and utilized for the truncated Volterra series models. One second order and one third order truncated Volterra series models have been employed to estimated the force-displacement relation which is one of the prominent properities to characterize the viscoelastic material. The third order Volterra series model has better results, compared with those of the second order Volterra series model.
The modified Cam clay (MCC) model is used to study the response of virgin compressed clay in undrained compression. The MCC deviatoric stress-strain relationship is obtained in closed form. Elastic and plastic deviatoric strains are taken into account in the analysis. For the determination of the elastic strain components, both a variable shear modulus and constant shear modulus are considered. Constitutive relationships are applied to the well-known London and Weald clays sheared in undrained compression.
최근 동결지반의 다양한 문제들에 대한 관심이 증대하면서 동결의 영향을 받는 지반의 거동특성에 관한 이론정립 및 체계적인 연구의 필요성이 제기되고 있다. 기존의 정립된 토질역학 이론과는 달리 동결지반에서 온도의 영향과 간극수의 동결에 의한 상변화는 간극수의 이동, 지반팽창, 작용토압의 급격한 증가 등 여러가지 문제들을 야기한다. 본 논문에서는 비동결-동결 전이 상태에서 연속성을 갖는 새로운 응력변수를 도입하여, 동결 작용을 받는 다공질 재료에 대한 THM 역학적 탄소성 구성모델을 유도하였다. 개발된 구성모델을 1차원 팽창압, 동결토의 삼축압축 강도 그리고 일방향 동결실험에 적용하여 해의 안정성과 구성모델의 적용성에 대하여 논의하였다. 수치해석 결과는 동결토의 복잡한 THM현상들을 효과적으로 묘사할 수 있었으며, 동결의 영향하에 있는 지반구조물의 해석과 설계 및 시공될 구조물의 장기거동예측에 활용될 수 있을 것이다.
흙의 응력-변형 관계는 흙의 종류, 밀도, 응력수준 및 응력경로에 의존한다. 이들 요소들을 통합한 구성모델의 개발을 통해 정확한 흙의 응력-변형관계가 예측되고 있다. 본 연구에서는 백마강 모래를 이용하여 등방압축-팽창실험과 일련의 응력경로를 달리한 배수삼축압축시험을 통하여 응력경로에 따른 Lade의 단일항복면 구성모델의 토질매개변수 특성에 대하여 알아보았다. 그 결과 항복기준에 관련된 토질매개변수 h, ${\alpha}$는 응력수준 및 응력경로에 대한 영향이 미소하며, 응력-변형거동에 미치는 영향이 작은 것을 확인할 수 있었다. 그리고 항복함수에 관련된 토질매개변수 h와 ${\alpha}$는 파괴규준에 관련한 토질매개변수와 관련성이 매우 높아 ${\eta}_1$에 관한 식으로 대체할 수 있으며, 이 식을 이용한 수치해석 결과 양호하게 예측하고 있는 것을 확인 할 수 있었다.
콘크리트는 초기부터 미세균열을 포함하고 있으며 이들의 성장과 전파에 의해 파손이 발생한다. 이와같은 과정을 손상이라 한다. 연속체 손상역학의 개념을 소개하고 열역학 법칙으로부터 자유에너지함수와 소산포텐셜을 가정하여 이차텐서로 나타낸 손상모델의 전개법칙과 구성방정식을 제안하였다. 구성방정식은 탄성과 손상 및 소성을 고려하도록 하였다. 도출된 모델을 이용하여 단조하중에 의한 일축과 이축응력을 받는 콘크리트에 적용하여 그 타당성을 검정하였다.
The mechanical properties of aluminum honeycomb on the direction of axial crushing under quasistatic loading test was investigated. The crushing process was simulated numerically by full-scale finite element models. Simulations reproduce the experimental results both qualitatively as well as quantitatively. From the investigation, we suggested the constitutive model of energy absorbing honeycomb structure for large scale impact analysis. Real impact test of the WB(Moving Deformable Barrier) was carried and compared with finite element simulation. Constitutive model used in the numerical simulation had a good correlation with experiment. By suggesting the optimizing method fur honeycomb cell configuration design, relationship between cell configuration and crush strength is studied.
Recently in order to describe the complex rheological behavior of polymer melts with long side branches like low density polyethylene, new constitutive equations called the pom-pom equations have been derived by McLeish and Larson on the basis of the reptation dynamics with simplified branch structure taken into account. In this study mathematical stability analysis under short and high frequency wave disturbances has been performed for the simplified differential version of these constitutive equations. It is proved that they are globally Hadamard stable except for the case of maximum constant backbone stretch (λ = q) with arm withdrawal s$\_$c/ neglected, as long as the orientation tensor remains positive definite or the smooth strain history in the now is previously given. However this model is dissipative unstable, since the steady shear How curves exhibit non-monotonic dependence on shear rate. This type of instability corresponds to the nonlinear instability in simple shear flow under finite amplitude disturbances. Additionally in the flow regime of creep shear flow where the applied constant shear stress exceeds the maximum achievable value in the steady now curves, the constitutive equations will possibly violate the positive definiteness of the orientation tensor and thus become Hadamard unstable.
Solid polymers exhibit rate-dependent deformation behavior such as nonlinear strain rate sensitivity and stress relaxation like metallic materials. Despite the different microstructures of polymeric and metallic materials, they have common properties with respect to inelastic deformation. Unlike most metallic materials, solid polymers and shape memory alloys (SMAs) exhibit highly nonlinear stress-strain behavior upon unloading. The present work employs the viscoplasticity theory [K. Ho, 2011, Trans. Mater. Process. 20, 350-356] developed for the pseudoelastic behavior of SMAs, which is based on unified state variable theory for the rate-dependent inelastic deformation behavior of typical metallic materials, to depict the curved unloading behavior of polyphenylene oxide (PPO). The constitutive equations are characterized by the evolution laws of two state variables that are related to the elastic modulus and the back stress. The simulation results are compared with the experimental data obtained by Krempl and Khan [2003, Int. J. Plasticity 19, 1069-1095].
Many problems in geotechnical engineering such as slop failure, debris flow, ground heaving due to embankment, and lateral flow caused by liquefaction are related to large deformation rather than small deformation. Traditional numerical methods such as finite element and finite difference methods have a difficulty to solve such large deformations because they use grids. A particle method was developed for fluid dynamics. The particle method can solve large deformation problems because it uses particles to discretize differential equations. It can also include soil constitutive model and thus solve soil behavior on various boundary conditions. In this study, a particle method, which is based on particles rather than grids, is introduced and used to simulate large deformation including soil failure. The developed method can be applied for various large deformation problems in geotechnical engineering because it incorporates soil constitutive models.
본 연구에서는 고온에 노출되는 열-점소성 거동의 해석을 위해 소성유동, 크 리프, 응력풀림(stress relaxation)등의 거동을 동시에 다룰 수 있는 통일구성방정식 모델에 대해 논하고 적절한 모델을 선정한다. 이 모델은 미소변형이론에 근거한 것 이므로 구조물의 거동을 소변형률(small strain)과 소회전(small rotation)의 범위내 로 가정하여 해석한다.선정된 모델에 대해서 시간변화율 형태의 방정식으로부터 유 한요소법을 통한 수치화와 사용된 구성방정식을 효율적으로 처리할 수 있는 수치해석 법상의 알고리듬을 제안한다. 제안된 알고리즘을 사용하여 유한요소법 전산코드를 적상하고, 작성된 코드를 이용하여 고온에서 하중을 받는 단순보와 국부적으로 심한 가열을 받는 구조물에 적용하여 고전적인 구성방정식으로 복합적인 해석이 어려웠던 열-점소성 거동을 효과적으로 해석할 수 있음을 보인다. 본 논문은 응력해석에 주안 점을 두었으므로 열해석에 관한 상세한 논의는 가급적 생략하기로 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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