Half channel angular extrusion(HCAE) is the integration of equal channel angular extrusion(ECAE), which is a well-known severe plastic deformation(SPD) method, with conventional forward extrusion in order to increase the strain per pass and effectiveness of the grain refinement. In the current study, the effects of processing routes during HCAE(Routes A, B, and C) on the strain distribution of the specimens have been investigated for an AZ61 Mg alloy by using three-dimensional finite element analysis. Comparisons with the results from a multi-pass of ECAE are made.
It was observed that after unloading or removal of the load from the specimen subjected to bending stress, partial or full elastic spring back occurred and considerable stresses have resulted while plastic deformation was considered. ABAQUS is a suite of powerful engineering simulation programs, based on the finite element method. In this paper, it was used as the main tool to analyze elastic and plastic deformations of hi-material metal joint. In the case of elastic deformations, the results were comparable to the theoretical data. Plastic deformations and residual stresses of hi-material metal joint under bending moment were obtained by ABAQUS; where the theory needs to be studied and improved further to verify the results.
Ecren Uzun Yaylaci;Murat Yaylaci;Mehmet Emin Ozdemir;Merve Terzi;Sevval Ozturk
Advances in nano research
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제15권2호
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pp.165-174
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2023
The study investigated the effect of geometric structures of nano-patterned surfaces, such as peak sharpness, height, width, aspect ratio, and spacing, on mechano-bactericidal properties. Here, in silico models were developed to explain surface interactions with Escherichia coli. Numerical solutions were performed based on the finite element method and verified by the artificial neural network method. An E. coli cell adhered to the nano surface formed elastic and creep deformation models, and the cells' maximum deformation, maximum stress, and maximum strain were calculated. The results determined that the increase in peak sharpness, aspect ratio, and spacing values increased the maximum deformation, maximum stress, and maximum strain on E. coli cell. In addition, the results showed that FEM and ANN methods were in good agreement with each other. This study proved that the geometrical structures of nano-patterned surfaces have an important role in the mechano-bactericidal effect.
It is essential to predict the welding deformation at assembly stage, to increase productivity through mechanization and automation effectively. A practical analysis method appled for production engineering was proposed to simulate the deformation of arc welding, with an analytical model using finite element method solving thermal-elastic-plastic behavior. In this research, for accurate assembling, 3-D thermal-elastic-plastic finite element model is used to simulate the out-of-plane deformation caused by arc welding. Efforts have been made to find out the efficient method to improve the reliability and accuracy of the numerical calculation. Each of theories of small and large deformation is applied in solving 3-D thermal-elastic-plastic problem to compare with their efficiency about calculation imes and solution accuracy. When solid elements are used in a bending problem of a plate, phenomenon that the predictive deformation is more than that of actual survey is observed. To prevent this phenomenon, reduced integration method for element is employed instead of full integration that is generally used in 3-D thermal-elastic-plastic analysis.
A mathematical wetting model is usually used to predict the deformation of core wall rockfill dams induced by the wetting effect. In this paper, a series of wetting triaxial tests on a rockfill was conducted using a large-sized triaxial apparatus, and the wetting deformation behavior of the rockfill was studied. The wetting strains were found to be related to the confining pressure and shear stress levels, and two empirical equations, which are regarded as the proposed mathematical wetting model, were proposed to express these properties. The stress and deformation of a core wall rockfill dam was studied by using finite element analysis and the proposed wetting model. On the one hand, the simulations of the wetting model can estimate well the observed wetting strains of the upstream rockfill of the dam, which demonstrated that the proposed wetting model is applicable to express the wetting deformation behavior of the rockfill specimen. On the other hand, the simulated additional deformation of the dam induced by the wetting effect is thought to be reasonable according to practical engineering experience, which indicates the potential of the model in dam engineering.
Removal of angular deformation induced during the welding of butt joints in thick steel plates needs expert skill and is costly. To reduce deformation, proper joint designs are studied with a prediction of deformation prior to welding. However, as the thickness of a plate increases, a predictive analysis of the welding process is more difficult, especially if there is an increase in the number of welding passes in the joint. In this study, a numerical model with the finite element method (FEM) was developed to analyze the angular deformation in the multi-pass welding of butt joints of plates made of AH32 steel that had a thickness of up to 100 mm. A series of numerical simulations were then performed based on the developed model to predict the deformations for thick plates. With the results obtained by the analyses, this study suggested optimal X-shape grooves for the butt joints of thick plates to minimize the angular deformation. As the thickness of the plate increased to 100 mm, the ratio of the depth of the front-side groove to that of the back-side groove should be gradually increased to nearly 1:3.
The widespread damage to steel Moment Resisting Frames (MRFs) in past major earthquakes have underscored the need to understand the nonlinear inelastic behaviour of such systems. To assess the seismic performance of steel MRF, it is essential to model the nonlinear force-deformation behaviour of beam to column joints. To determine the extent of inelasticity in a beam to column joint, nonlinear finite element analysis is generally carried out, which is computationally involved and demanding. In order to obviate the need of such elaborate analyses, a simplistic method to predict the force-deformation behaviour is required. In this study, a simple, mechanics driven, hand calculation method is proposed to obtain the forcedeformation behaviour of strong axis beam to column moment joints. The force-deformation behaviour for twenty-five interior and exterior beam to column joints, having column to beam strength ratios ranging from 1.2 to 10.99 and 2.4 to 22, respectively, have been obtained. The force-deformation behaviour predicted using the proposed method is compared with the results of finite element analyses. The results show that the proposed method predicts the force-deformation behaviour fairly accurately, with much lesser computational effort. Further the proposed method has been used to conduct Nonlinear Dynamic Time History Analyses of two benchmark frames; close correspondence of results obtained with published results establishes the usefulness and computational accuracy of the method.
The side collision reconstruction algorithm is developed using three dimensional car crash analysis. Medium size passenger car is modeled for finite element analysis. Total 24 side collision configurations, four different speed and six different angle, are set up for making side collision database. Deformation index and degree index are built up for each collision case. Deformation index is a kind of deformation estimate averaging displacement of side door of crashed car from finite element analysis result. Angle index is constructed measuring deformed angle of crashing car. There are two kinds of angle index, one is measured at driver's side and the other is measured at passenger's side. Also a collision analysis information in side of cars is used for giving a basis for scientific and practical reason in a reconstruction of the car accident. The analysis program, LS-DYNA3D is utilized for finite element analysis program for a collision analysis. Those database are used for side collision reconstruction. Side collision reconstruction algorithm is developed, and applied to find the collision conditions before the accident occurs. Three example collision cases are tried to check the effectiveness of the algorithm. Deformation index and angle index is extracted for the case from the analysis result. Deformation index is compared to the established database, and estimated collision speed and angle are introduced by interpolation function. Angle index is used to select a specific collision condition from the several available conditions. The collision condition found by reconstruction algorithm shows good match with original condition within 10% error for speed and angle. As a result, the calculation from the reconstruction of the situation is reproducing the situation well. The performance in this study can be used in many ways for practical field using deformation index and degree index. Other different collision situations may be set up for extending the scope of this study in the future.
대칭 및 비대칭 적층판의 거동을 연구하기 위하여 가변형률과 고차전단변형이론을 바탕으로 4절점 판 유한요소(HSA4)를 개발하였다. 개발된 판 요소는 적층 판의 두께 방향으로 나타나는 전단변형의 포물선 분포를 고려하기 위하여 Reddy의 고차전단변형이론을 도입하였다. 특히 전단변형을 고려한 판 요소에서 발생하는 전단과대현상을 해결하기 위하여 가변형률을 채용하였다, 본 연구를 통하여 개발한 판요소는 고차전단변형이론을 도입하여 각 절점당 7개의 자유도를 가지므로 요소전체에 28개의 자유도로 판의 변형을 표현하게 된다. 개발된 유한요소의 성능을 검증하고 우수성을 보여주기 위해 다양한 두께를 가지는 대칭 및 비대칭 적층 판에 대한 수치해석을 수행하였으며 그 결과를 다른 고차전단변형이론에 의해 도출된 참고해들과 비교하였다.
This paper is concerned with forming of Al-Zn-Mg-Sc aluminum alloy bolts, focusing on the effects of heat treatment and age-hardening on the formability and ductile damage evolution. Both experimental and finite element studies were performed. From the experiments, it is observed that the heat treatment or the normalization of Al-Zn-Mg-Sc aluminum alloy increases its formability dramatically resulting in successful bolt forming, while the effects of age-hardening at room temperature on the stress-strain relationship and formability are not very critical. Deformation characteristics such as distribution of effective stress and strain, material flow, and ductile damage evolution during bolt forming are examined using a commercial finite element package, Deform-2D. It should be noted that the extrusion load predicted by the finite element method matches well the experiment results. The finite element predictions on the deformation characteristics support the experimental observations such as fracture of bolt head flange, material flow, and distribution of hardness.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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