탄성지반에서 지반스프링을 이용하여 굴착단계별로 토류벽의 거동을 검토하였다. 토막선형함수를 이용하여 지반계수에 따른 p-y 특성곡선을 산정한 수 있는 수학적 모델을 사용하였고, 토류벽의 굴착단계는 beam-column 방법에 의해 분석하였다. 개발된 프로그램의 신뢰도는 예측치와 실제변위의 비교를 통해 검증하였다. 건설단계를 잘 반영하므로, 앵커로 지지된 토류벽의 변위예측이 향상되었다. 분석결과에 따르면 제안된 방법은 민감도해석에 적용되는 계수들의 상대적 중요성의 평가에 효과적으로 이용될 수 있다.
Pile load tests using Osterberg cells (O-cell) were conducted on cast-in-place concrete piles founded in oil sand fill and in situ oil sand at an industrial plant site in Fort McMurray, Alberta, Canada. Interpreted pile test results show that very high pile shaft resistance (with the Bjerrum-Burland or Beta coefficient of 2.5-4.5) against oil sand could be mobilized at small relative displacements of 2-3% of shaft diameter. Finite element simulations based on linear elastic and elasto-plastic models for oil sand materials were used to analyze the pile load test measurements. Two constitutive models yield comparable top-down load versus pile head displacement curves, but very different behaviour in mobilization of pile shaft and end bearing resistances. The elasto-plastic model produces more consistent matching in both pile shaft and end bearing resistances whereas the linear elastic under- and over-predicts the shaft and end bearing resistances, respectively. The mobilization of high shaft resistance in oil sand under pile load is attributed to the very dense and interlocked structure of oil sand which results in high matrix stiffness, high friction angle, and high shear dilation.
A drive shaft is used to transmit torque and rotation through the connection of components of a drive train. Recently, a monobloc drive shaft without welding regions is developed to improve the safety of the drive shaft. The drive shaft bears the shear stress induced by torque. The objective of this paper is to investigate into the structural safety of a monobloc tubular drive shaft subjected to torque. Elasto-plastic finite element (FE) analysis is performed to estimate the deformation behavior of the drive shaft and stress-strain distribution in the drive shaft. Several techniques are used to create finite element (FE) model of the monobloc tubular drive shaft subjected to torque. Through the comparison of the results of FE analyses with those of experiments from the viewpoint of rotational angle, appropriate correction coefficients for different load conditions are estimated. The safety of the tubular drive shaft is examined using the results of FE analyses for different load conditions. Finally, it is noted that the designed tubular drive shaft has a sufficient structural safety.
Prediction and control of the thermal distortion is particularly important for the design and manufacture of welded thin plate panel. In this study, experiments and computations are performed to analyze effect of a hole configuration and a specimen size on distortion. In addition, this study aims to develop a thermal elasto-plastic simulation using finite element method to predict distortion, with particular emphasis on buckling deformation generated in plates welded around hole. From the experiments, the severe distortion appeared in the weldments by the laser welding process, in which the specimen size plays an important role on the distortion but the hole configuration showed little effect. And the results of numerical analysis were corresponded well with the experiment ones. Thus, a thermal elasto-plastic analysis model for predicting the weld distortion of thin plate panel was successfully developed through this study.
본 연구에서는 도그 피스 설치량에 따른 용접 변형 실험을 수행하여 용접 변형 감소 효과를 정량적으로 평가하였고, 도그 피스 설치를 고려한 용접 변형 해석 방법을 제안하였다. 용접 변형 실험 결과, 도그 피스 설치량이 증가할수록 용접 변형이 감소하며 최대 74%의 변형 감소 효과가 있음을 확인하였다. 원판형 열속 모델을 사용한 열탄소성 유한요소 해석을 활용하여 도그 피스 설치를 고려한 용접 변형 해석 방법을 제안하고, 해석 결과와 실험 결과가 좋은 유사성을 보이고 있음을 확인하였다. 본 해석 방법은 현행 도그 피스 설치량에 대한 적정 여부를 평가하거나 도그 피스 사용량을 절감할 수 있는 설치 가이드를 마련하기 위한 해석적 툴로 활용될 수 있다.
The plastic deformation of polycrystalline materials is induced by changes of the microstructure when the loading is beyond the critical state of stress. Constitutive models for the crystal plasticity have the common objective which relates microscopic single crystals in the crystallographic texture to the macroscopic continuum point. In this paper, a new consistent tangent stiffness for the anisotropic elasto-viscoplastic analysis of polycrystalline deformation is developed, which can be used in the finite element analysis for the slip-dominated large deformation of polycrystalline materials. In order to calculate the consistent tangent stiffness, the state function is defined based on the consistency condition between the elastic and plastic stress. The rate of shearing increment($\Delta{\gamma}^{\alpha}$) is calculated with satisfying the consistency condition. The consistency condition becomes zero when the trial resolved shear stress($\tau^{{\alpha}^*}$) becomes resolved shear stress($\tau^{\alpha}$) at every step. Iterative method is utilized to calculate the rate of shearing increment based on the implicit backward Euler method. The consistent tangent stiffness can be formulated by differentiating the rate of shearing increment with total strain increment after the instant rate of shearing increment converges. The proposed tangent stiffness is applied to the ABAQUS/Standard by implementing in the ABAQUS/UMAT.
In general, a number of lifting lugs have been used in shipbuilding industry and the D-type lugs are mainly used. The aim of this paper is to increase the cycle of the use and to reduce the size of lifting lugs to introduce lightweight shackle. In this study, nonlinear elasto-plastic analysis has been performed to confirm the ultimate strength of lifting lugs. In order to evaluate the proper design-load distribution around lug eye, the contact force between lifting lug and shackle pin has been realized by gab element model. Gap element modeling and nonlinear analysis are carried out using the finite element program MSC/PATRAN & ABQUS. Additionally the ultimate strength tests were performed to verify the structural adequacy of newly designed lifting lug and to insure safety of it. The D-10, 15, 20 & 40 ton models which are mainly used in the block erection are selected in the strength test. According to the results of the analysis and strength test, the ultimate strength of the newly designed lifting lugs has been estimated to exceed 3 times of design working load.
Foam structure is usually hard to model due to the complexity of the geometry of cells. So, many simplified models to represent complicated foam structures have been proposed, but most of them are not actually describe the random feature of the cell structure well. So, in this study, two dimensional isotropic and anisotropic closed cell structures of the foam were modeled using the concept of Voronoi cells. The elasto-plastic deformation behavior under compressive loads was investigated by finitie element analysis, and the results were compared with ideal honeycomb structure. In addition, the effect of anisotropy of Voronoi cell structures of the foam on Young's modulus and yield stress under compressive loads was studied.
불포화토에는 부(-)의 압력인 석션(Suction)이 작용한다. 석션은 입자간 응력을 증가시키며, 이에 따라 토립자 골격의 항복응력 및 소성전단강성을 증대시킨다. 따라서 본 연구에서는 이러한 석션의 효과를 지진 등의 동적 하중조건에서 고려하기 위해 불포화토에 대하여 확장된 반복탄소성구성식으로부터 제1 항복함수 및 제2 항복함수를 고려하여 유도된 응력-변형률 관계를 이용하여 반복삼축시험의 요소 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과 응력경로, 응력-변형률 관계 및 체적변형률-축변형률 관계로부터 요소 시뮬레이션은 반복삼축거동을 양호하게 모사함을 확인하였다. 본 연구결과는 동적 하중이 작용하는 불포화토 거동 예측의 정확도 제고에 기여할 것으로 전망된다.
부(-)의 간극수압으로서 불포화토 내에 작용하는 석션은 입자간 응력을 증가시키며, 이에 따라 토립자 골격의 항복응력 및 소성전단강성을 증대시키는 등, 불포화토의 역학적 특성에 지대한 영향을 미친다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 석션의 효과를 지진 등의 동적 하중조건에서 고려하기 위하여 불포화토에 대해 확장된 반복탄소성구성식에 근거한 응력-변형율 관계를 제 1 항복함수 및 제 2 항복함수를 고려하여 유도하였다. 본 관계를 2차원 및 3차원 수치해석에서 액상화 이후의 압밀거동 예측 등에 적용하는 경우에는 평균골격응력(Mean skeleton stress)의 변화를 반영하는 제 2 항복함수의 도입이 필요하나, 요소시뮬레이션에서는 제 1 항복함수만으로도 수치해석을 위한 각 물성치 및 석션 파라미터 결정이 가능할 것으로 사료된다. 본 관계와 응력반전을 반영한 반복재하 루틴을 함께 코딩(Coding)할 경우 불포화조건 하에서의 반복삼축압축시험에 대한 수치해석적 모사가 가능할 것으로 보이며, 본 연구결과는 동적 하중이 작용하는 불포화토 거동 예측의 정확도 제고에 기여할 것으로 전망된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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