Kweon, Hyeong Do;Kim, Jin Weon;Song, Ohseop;Oh, Dongho
Nuclear Engineering and Technology
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v.53
no.2
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pp.647-656
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2021
Knowing a material's true stress-strain curve is essential for performing a nonlinear finite element analysis to solve an elastoplastic problem. This study presents a simple methodology to determine the true stress-strain curve of type 304 and 316 austenitic stainless steels in the full range of strain from a typical tensile test. Before necking, the true stress and strain values are directly converted from engineering stress and strain data, respectively. After necking, a true stress-strain equation is determined by iteratively conducting finite element analysis using three pieces of information at the necking and the fracture points. The Hockett-Sherby equation is proposed as an optimal stress-strain model in a non-uniform deformation region. The application to the stainless steel under different temperatures and loading conditions verifies that the strain hardening behavior of the material is adequately described by the determined equation, and the estimated engineering stress-strain curves are in good agreement with those of experiments. The presented method is intrinsically simple to use and reduces iterations because it does not require much experimental effort and adopts the approach of determining the stress-strain equation instead of correcting the individual stress at each strain point.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.33
no.10
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pp.1054-1064
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2009
In this work, we predict a true fracture strain using load-displacement curves from tensile test and finite element analysis (FEA), and suggest a method for acquiring true stress-strain (SS) curves by predicted fracture strain. We first derived the true SS curve up to necking point from load-displacement curve. As the beginning, the posterior necking part of true SS curve is linearly extrapolated with the slope at necking point. The whole SS curve is then adopted for FE simulation of tensile test. The Bridgman factor or suitable plate correction factors are applied to pre and post FEA. In the load-true strain curve from FEA, the true fracture strain is determined as the matching point to test fracture load. The determined true strain is validated by comparing with test fracture strain. Finally, we complete the true SS curve by combining the prior necking part and linear part, the latter of which connects necking and predicted fracture points.
Jeong, Hyun Joon;Kim, Jin Weon;Kim, Jong Sung;Koo, Gyeong Hoi
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.14
no.2
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pp.59-68
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2018
This study compares true stress-true strain curves obtained by tensile tests of various piping materials with bi-linear stress-strain approximation suggested in the JSME Code Case(CC) Draft, a guideline for piping seismic inelastic response analysis. Based on the comparisons, the reliability of the bi-linear approximation is evaluated. It is found that bi-linear stress-strain curve of TP316 stainless steel is in good agreement with its true stress-true strain curve. However, Bi-linear stress-strain curves of TP304 stainless steel and carbon steels determined by the approximation cannot appropriately estimate their stress-strain behavior. Accordingly new bi-linear approximations for carbon steels and low-alloy steels are proposed. The proposed bi-linear approximations for carbon and low-alloy steels, which include the temperature effect on strength and hardening of material, estimate their stress-strain behavior reasonably well.
The true stress - true strain relation of SA508 steel was evaluated with analytical and experimental equation on the base of the indentation load-depth curve obtained from the modeling of ball indentation test. The evaluated relation between true stress and true strain is agreed well with that of SA508 teel defined in the modeling. The distribution of effective stress along the center axis of indentation depth was calculated with Tresca criteria in the modeling. The representative strain, which are defined in this study as the corresponding strains obtained from the maximum effective stress, have a linear relation with the true strain. The true stress - true strain relation of austenitic stainless steel was evaluated by the modeling of ball indentation test to verify the case of A508 steel.
Angel, Olivia;Rothwell, Glynn;English, Russell;Ren, James;Cummings, Andrew
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.9
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pp.3205-3214
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2022
The aim of this study is to provide a clear and accessible method to obtain accurate true-stress strain data, and to extend the limited material data beyond the ultimate tensile strength (UTS) for AISI 304L. AISI 304L is used for the outer construction for some types of nuclear transport packages, due to its post-yield ductility and high failure strain. Material data for AISI 304L beyond UTS is limited throughout literature. 3D digital image correlation (DIC) was used during a series of uniaxial tensile experiments. Direct method extracted data such as true strain and instantaneous cross-sectional area throughout testing such that the true stress-strain response of the material up to failure could be created. Post processing of the DIC data has a considerable effect on the accuracy of the true stress-strain data produced. Influence of subset size and smoothing of data was investigated by using finite element analysis to inverse model the force displacement response in order to determine the true stress strain curve. The FE force displacement response was iteratively adapted, using subset size and smoothing of the DIC data. Results were validated by matching the force displacement response for the FE model and the experimental force displacement curve.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.4
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pp.718-725
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2016
In this study, the plastic flow curve of commercially pure titanium sheet (CP Ti) actively used in the plate heat exchanger etc., was evaluated. The plastic flow curve known as hardening curve is a key factor needed in conducting finite element analyses (FEA) for the forming process of a sheet material. A hydraulic bulge test was performed on the CP Ti sheet and the strain in this test was measured using the DIC method and ARAMIS system. The measured true stress-true strain curve from the hydraulic bulge test (HBT) was compared with that from the tensile test. The measured true stress-true strain curve from the hydraulic bulge test showed stable plastic flow curve over the strain range of 0.7 which cannot be obtained in the case of the uniaxial tensile test. The measured true stress-true strain curve from the hydraulic bulge test can be fitted well by the hardening equation known as the Kim-Tuan model.
In finite element method (FEM) simulations, constitutive models are widely used and developed to represent a wide range of true stress-strain curves using a small number of modeling parameters. Nevertheless, many studies has been conducted to find a suitable constitutive model and optimal modeling parameters to represent experimentally obtained true stress-strain curves. Therefore, in this study, a new constitutive modeling approach using the combined Swift and Voce model is suggested, and confirmed through comparisons of the experimental results with the FEM simulation results.
Kim, J.S.;Huh, H.;Lee, K.W.;Ha, D.Y.;Yeo, T.J.;Park, S.J.
International Journal of Automotive Technology
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v.7
no.5
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pp.571-577
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2006
This paper deals with dynamic tensile characteristics for the polypropylene used in an IP(Instrument Panel). The polypropylene is adopted in the dash board of a car, especially PAB(Passenger Air Bag) module. Its dynamic tensile characteristics are important because the PAB module undergoes high speed deformation during the airbag expansion. Since the operating temperature of a car varies from $-40^{\circ}C$ to $90^{\circ}C$ according to the specification, the dynamic tensile tests are performed at a low temperature($-30^{\circ}C$), the room temperature($21^{\circ}C$) and a high temperature($85^{\circ}C$). The tensile tests are carried out at strain rates of six intervals ranged from 0.001/sec to 100/sec in order to obtain the strain rate sensitivity. The flow stress decreases at the high temperature while the strain rate sensitivity increases. Tensile tests of polymers are rather tricky since polymer does not elongate uniformly right after the onset of yielding unlike the conventional steel. A new method is suggested to obtain the stress-strain curve accurately. A true stress-strain curve was estimated from modification of the nominal stress-strain curves obtained from the experiment. The modification was carried out with the help of an optimization scheme accompanied with finite element analysis of the tensile test with a special specimen. The optimization method provided excellent true stress-strain curves by enforcing the load response coincident with the experimental result. The material properties obtained from this paper will be useful to simulate the airbag expansion at the normal and harsh operating conditions.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2008.10a
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pp.292-296
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2008
A new method of evaluating critical damage values of commercial materials is presented in this paper. The method is based on the previous study of the methodology [1] of acquisition of true stress-strain curves or flow stress curves over large strain from the tensile test in which the flow stress is described by the Hollomon law-like form, that is, by the strain dependent strength coefficient and the strain hardening exponent. The strain hardening exponent is calculated from the true strain at the necking point to meet the Considere condition. The strength coefficient is assumed to be constant before necking and represented by a piecewise linear function of strain after necking. With the predicted flow stress, a tensile test is simulated by a rigid-plastic finite element method with higher accuracy of less than 0.5% error between experiments and predictions. The instant when the fracture begins and thus the critical damage is obtained is determined by observing the stress variation at the necked region. It is assumed that the fracture due to damage begins when the pattern of stress around the necked region changes radically. The method is applied to evaluate the critical damage of a low carbon steel.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2009.10a
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pp.223-226
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2009
The plastics are widely utilized in the inside of vehicles. The dynamic tensile characteristics of auto-body plastics are important in a prediction of deformation mode of the plastic component which undergoes the high speed deformation during car crash. This paper is concerned with the dynamic tensile characteristics of the auto-body plastics at intermediate strain rates. Quasi-static tensile tests were carried out at the strain rate ranged from 0.001/sec to 0.01/sec using the static tensile machine(Instron 5583). Dynamic tensile tests were carried out at the strain rate ranged from 0.1/sec to 100/sec using the high speed material testing machine developed. Conventional extensometry method is no longer available for plastics, since the deformation of plastic is accompanied with localized deformation. In this paper, quasi-static and dynamic tensile tests were performed using ASTM IV standard specimens with grids and images from a high speed camera were analyzed for strain measurement. True stress-strain relations and the actual strain rates at each deformation step were obtained by processing load data and deformation images, assuming the plastics to deform uniformly in each grid.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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