Welding structure contains residual stress due to thermal-plastic strain during welding process, and its magnitude and distribution depend on welding conditions. Cracks initiate from various defects of the weldment, propagate and lead to final fracture, The crack initiation and propagation processes are affected by the magnitude and distribution. Therefore, the magnitude and distribution of weldment residual stress should be considered for safety design and service of welding structures. Also it is very important that more accurate assessment method of fatigue crack growth must take into account the redistributing the residual stress quantitively. because the residual stress in weldment has characteristics of its redistribution with loading magnitude, number of cycles and fatigue crack propagation. In this study fatigue crack behavior of STS-304 weldment was investigated during crack propagation into tensile residual stress region or compressive residual stress region. Crack growth rates were predicted and compared with experimental results.
The use of short implants has been accepted risky from biomechanical point of view. However, short implants appear to be a long term viable solution according to recent clinical reports. The purpose of this study was to investigate the effect of different diameter and length of implant size to the different type of bone on the load distribution pattern. Stress analysis was performed using 3-dimensional finite element analysis(3D-FEA). A three-dimensional linear elastic model was generated. All implants modeled were of the various diameter(${\phi}4.0$, 4.5, 5.0 and 6.0 mm) and varied in length, at 7.0, 8.5 and 10.0 mm. Each implant was modeled with a titanium abutment screw and abutment. The implants were seated in a supporting D2 and D4 bone structure consisting of cortical and cancellous bone. An amount of 100 N occlusal load of vertical and $30^{\circ}$ angle to axis of implant and to buccolingual plane were applied. As a result, the maximum equivalent stress of D2 and D4 bones has been concentrated upper region of cortical bone. As the width of implant is increased, the equivalent stress is decreased in cancellous bone and stress was more homogeneously distributed along the implants in all types of bone. The short implant of diameter 5.0mm, 6.0mm showed effective stress distribution in D2 and D4 bone. The oblique force of 100N generated more concentrated stress on the D2 cortical bone. Within the limitations of this study, the use of short implant may offer a predictable treatment method in the vertically restricted sites.
Resistance spot welding process is completed in very short time and there are many factors affecting on the generation of heat. It is difficult to control these experimental factors and monitor distribution of the temperature and stresses in the experimental analysis case. and too much time and expense are required for the experimental trials to fine proper welding condition. So numerical analyses have been attempted steadily, but most numerical analyses on the resistance spot welding are mainly focused on thermal behavior. Therefore, in this paper, the numerical analysis of mechanical behavior as well as heat conduction is carried out for the spot welding process. For this numerical analysis, axial symmetric computer program for the spot welding analysis by F.E.M. has been developed considering heat conduction and thermal elastic-plastic theory. Material properties depending on temperature such as density, heat conductivity, heat expansion coefficient, specific heat, yield stress, elastic modulus, and specific resistance are considered. Using the results of temperature distribution obtained from heat conduction analysis, the thermal elastic-plastic analysis is carried out to clarify mechanical behavior of spot welded specimen. In order to evaluate the effect of residual stresses, numerical analyses are carried out under tension-shear load in two cases respectively; one with residual stress, the other without residual stresses.
Plastically deformed layer influences the mechanical property of the mechanical element such as creep hardening, microscopical crack and stress corrosion destruction. Therefore, the property so called the surface integrity has to be considered, and the machined surface including plastic deformation, distribution of stress has to be conducted quantitatively. This paper explains the orthogonal cutting, and made an orthogonal cutting model using the finite element method, then analyzed cutting power, plastic deformation of workpiece. It introduces the developed subsequent recrystallizations technique for measurement of the plastic strain of machined surface, and verified the technique.
Plastically deformed layer influences the mechanical property of the mechanical element such as creep hardening, microscopical crack and stress corrosion destruction. Therefore, the property so called the surface integrity has to be considered, and the machined surface including plastic deformation, distribution of stress has to be conducted quantitatively. This paper explains the orthogonal cutting, and made an orthogonal cutting model using the finite element method, then analyzed cutting power, plastic deformation of workpiece. It introduces the developed subsequent recrystallizations technique for measurement of the plastic strain of machined surface, and verified the technique.
There are numerous factors that affect stress distribution in a buried pipe, such as the shape, size, and stiffness of the pipe, its burial depth, and the stiffness of the surrounding soil. In addition, the pipe can benefit from the soil arching effect to some extent, through which the overburden and surcharge pressure at the crown can be carried by the adjacent soil. As a result, the buried pipe needs to support only a portion of the load that is not transferred to the adjacent soil. This paper presents numerical efforts to investigate the stress distribution in the buried concrete pipe under various environmental conditions. To that end, a nonlinear elasto-plastic model for backfill materials was implemented into finite element software by a user-defined subroutine (user material, or UMAT) to more precisely analyze the soil behavior surrounding a buried concrete pipe subjected to surface loading. In addition, three different backfill materials with a native soil were selected to examine the material-specific stress distribution in pipe. The environmental conditions considering in this study the loading effect and void effects were investigated using finite element method. The simulation results provide information on how the pressures are redistributed, and how the buried concrete pipe behaves under various environmental conditions.
본 논문에서는 선상가열에 의한 평판의 굽힘변형과 관련하여 열탄소성보의 잔류변형과 잔류음력의 분포를 예측하기 위한 간이 수치해석을 시도하였다. 3차원 평판의 거동을 2차원 보의 변형으로 단순화시키기 위하여 수정된 스트립 모델을 사용하고 여기에 유한요소법을 사용하여 시간의 변화에 따른 열탄소성보의 거동을 간편하게 계산할 수 있는 PC용 전산프로그램을 개발하였다. 본 해석에서는 온도장을 구하는 과정은 생략하였고 이미 주어진 온도분포를 사용하여 열변형이 발생하는 문제만을 다루고 있으며 온도에 따른 재료특성치의 변화도 고려하였다. 본 프로그램의 검증을 위하여 계산결과는 기발표된 실험결과나 유사한 방법의 수치해석 결과와 비교하였다.
In order to obtain homogeneous and high quality products in powder compaction forging process, it is very important to control stress, strain, density and density distributions. Therefore, it is necessary to understand quantitatively the elasto-plastic deformation and densification behaviors of porous metals and metal powders. In this study, elasto-plastic finite element method using Lee-Kim's pressure dependent porous material yield function has been used for the analysis of three dimensional indenting process. The analysis predicts deformed geometry, stress, strain and density distribution and load. The calculated load is in good agreement with experimental one. The calculated results do not show axisymmetric distributions because of the edge effect. The core part which is in contact with the indentor and the outer diagonal edge part are in compressive stress states and the middle part is in tensile stress state. As a results, it can be concluded that three dimensional analysis is more realistic than axisymmetric assumption approach.
The stress distribution around the cutout of composite cylindrical shells with a circular or elliptical reinforced cutout subjected to axial compression or tension is studied by asymptotic method. Analytical solutions used a Donnell type orthotropic shell theory are presented by the defined stress concentration factor and are compared to experimental results. The experiment used the universal testing machine (UTM), strain gage and fixtures designed/manufactured for axial tension test of a cylindrical shell is carried and the composite material used in the experiment is plain weave glass fiber reinforced plastic (GFRP).
본 논문에서는 공간 뼈대구조의 탄-소성 후좌굴 강도를 파악하기 위한 효율적인 수치해석 기법을 개발하고, 매개변수해석을 통하여 보-기둥 및 뼈대구조물의 비탄성 후좌굴 거동을 분석하였다. 외력의 증가에 따라 점진적인 강도감소효과를 효율적으로 고려하는 개선된 소성힌지 해석법을 적용하여 문헌에서 제시된 다양한 잔류응력 분포 형태에 따른 뼈대구조물의 탄-소성 해석을 수행하였다. 요소의 소성화 진행정도를 나타내는 파라미터들을 도입하고 등가단면력 및 요소분할에 따른 매개변수해석을 수행하여 그 결과를 문헌에서 제시된 소성영역해석, 쉘요소를 이용한 정밀해석 그리고 실험결과와 비교하여 뼈대구조물 극한강도를 평가하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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