Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
/
v.26
no.3
/
pp.479-486
/
2002
In this study, the progressive inelastic deformation, so called, thermal ratchet phenomenon which can occur in high temperature structures of liquid metal reactor was simulated with thermal ratchet structural test facility and 316L stainless steel test cylinder. The thermal ratchet deformation at the reactor baffle cylinder of the liquid metal reactor can occur due to the moving temperature distribution along the axial direction as the sodium free surface moves up and down under the cyclic heat-up and cool-down transients. The ratchet deformation was measured with the laser displacement sensor and LVDTs after cooling the structural specimen which is heated up to 55$0^{\circ}C$ with steep temperature gradients along the axial direction. The temperature distribution of the test cylinder along the axial direction was measured with 28 channels of thermocouples and was used for the ratchet analysis. The thermal ratchet deformation was analyzed with the constitutive equation of nonlinear combined hardening model which was implemented as ABAQUS user subroutine and the analysis results were compared with those of the test. Thermal ratchet load was applied 9 times and the residual displacement after 9 cycles of thermal load was measured to be 1.79mm. The ratcheting deformation shapes obtained by the analysis with the combined hardening model were in reasonable agreement with those of the structural tests.
Zhu, Hai Yan;Deng, Jin Gen;Chen, Zi Jian;An, Feng Chen;Liu, Shu Jie;Peng, Cheng Yong;Wen, Min;Dong, Guang
Geomechanics and Engineering
/
v.5
no.5
/
pp.463-483
/
2013
Considering the influences of fluid penetration, casing, excavation processes of wellbore and perforation tunnels, the seepage-deformation finite element model of oil and gas well coupled with perforating technique is established using the tensile strength failure criterion, in which the user-defined subroutine is developed to investigate the dynamic evolvement of the reservoir porosity and permeability. The results show that the increases of perforation angle and decreases of perforation density lead to a higher fracture initiation pressure, while the changes of the perforation diameter and length have no evident influences on the fracture initiation pressure. As for initiation location for the fracture in wellbore, it is on the wellbore face while considering the presence of the casing. By contrast, the fractures firstly initiate on the root of the tunnels without considering casing. Besides, the initial fracture position is also related with the perforation angle. The fracture initiation position is located in the point far away from the wellbore face, when the perforation angle is around $30^{\circ}$; however, when the perforation angle is increased to $45^{\circ}$, a plane fracture is initiated from the wellbore face in the maximum horizontal stress direction; no fractures was found around perforation tunnels, when the angel is close to $90^{\circ}$. The results have been successfully applied in an oilfield, with the error of only 1.1% comparing the fracture initiation pressure simulated with the one from on-site experiment.
Oveisi, Atta;Sukhairi, T. Arriessa;Nestorovic, Tamara
Structural Engineering and Mechanics
/
v.67
no.6
/
pp.643-658
/
2018
In this paper, we introduce a new framework for running the finite element (FE) packages inside an online Loop together with MATLAB. Contrary to the Hardware-in-the-Loop techniques (HiL), in the proposed Software-in-the-Loop framework (SiL), the FE package represents a simulation platform replicating the real system which can be out of access due to several strategic reasons, e.g., costs and accessibility. Practically, SiL for sophisticated structural design and multi-physical simulations provides a platform for preliminary tests before prototyping and mass production. This feature may reduce the new product's costs significantly and may add several flexibilities in implementing different instruments with the goal of shortlisting the most cost-effective ones before moving to real-time experiments for the civil and mechanical systems. The proposed SiL interconnection is not limited to ABAQUS as long as the host FE package is capable of executing user-defined commands in FORTRAN language. The focal point of this research is on using the compiled FORTRAN subroutine as a messenger between ABAQUS/CAE kernel and MATLAB Engine. In order to show the generality of the proposed scheme, the limitations of the available SiL schemes in the literature are addressed in this paper. Additionally, all technical details for establishing the connection between FEM and MATLAB are provided for the interested reader. Finally, two numerical sub-problems are defined for offline and online post-processing, i.e., offline optimization and closed-loop system performance analysis in control theory.
In this paper, an extended finite element method is proposed to analyze both geometric and material non-linear behavior of general Functionally Graded Material (FGM) plate-shell type structures. A user defined subroutine (UMAT) is developed and implemented in Abaqus/Standard to study the elastoplastic behavior of the ceramic particle-reinforced metal-matrix FGM plates-shells. The standard quadrilateral 4-nodes shell element with three rotational and three translational degrees of freedom per node, S4, is extended in the present study, to deal with elasto-plastic analysis of geometrically non-linear FGM plate-shell structures. The elastoplastic material properties are assumed to vary smoothly through the thickness of the plate-shell type structures. The nonlinear approach is based on Mori-Tanaka model to underline micromechanics and locally determine the effective FGM properties and self-consistent method of Suquet for the homogenization of the stress-field. The elasto-plastic behavior of the ceramic/metal FGM is assumed to follow Ludwik hardening law. An incremental formulation of the elasto-plastic constitutive relation is developed to predict the tangent operator. In order to to highlight the effectiveness and the accuracy of the present finite element procedure, numerical examples of geometrically non-linear elastoplastic functionally graded plates and shells are presented. The effects of the geometrical parameters and the volume fraction index on nonlinear responses are performed.
Zhou, Yiyi;Chouery, Kim Eng;Xie, Jiang-Yue;Shu, Zhan;Jia, Liang-Jiu
Steel and Composite Structures
/
v.35
no.6
/
pp.739-752
/
2020
This paper aims to investigate cyclic plasticity of a new type of high-performance austenitic stainless steel with both high strength and high ductility. The new stainless steel termed as QN1803 has high nitrogen and low nickel, which leads to reduction of cost ranging from 15% to 20%. Another virtue of the new material is its high initial yield strength and tensile strength. Its initial yield strength can be 40% to 50% higher than conventional stainless steel S30408. Elongation of QN1803 can also achieve approximately 50%, which is equivalent to the conventional one. QN1803 also has a corrosion resistance as good as that of S30408. In this paper, both experimental and numerical studies on the new material were conducted. Full-range true stress-true strain relationships under both monotonic and cyclic loading were obtained. A cyclic plasticity model based on the Chaboche model was developed, where a memory surface was newly added and the isotropic hardening rule was modified. A user-defined material subroutine was written, and the proposed cyclic plasticity model can well evaluate full-range hysteretic properties of the material under various loading histories.
This paper describes the bone healing process of fractured long bones such as a tibia applied by composite IM rods using finite element analysis. To simulated tissue differentiation process mechano-regulation theory with a deviatoric strain was implemented and a user's subroutine programmed by a Python code for an iterative calculation was used. To broadly find the appropriate rod modulus for healing bone fractures, composite IM rods were analyzed considering the stacking sequence. To compare mechanical stimulation at fracture gap, two kinds of initial loading conditions were applied. As a result, it was found that the initial loading condition was the most sensitive factor for the healing performance. In case a composite IM rod made of a plain weave carbon fiber/epoxy (WSN3k) had a stacking sequence of $[{\pm}45]_{nT}$, the healing efficiency was the most effective under a initial load of 10%BW.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
/
v.29
no.5
/
pp.437-445
/
2016
Recently, polyurethane foam has been used in various industry fields to preserve temperature environment of structures, and a wide range of loads from the static to the dynamic are imposed on the material during a life period. The biggest characteristic of polyurethane foam is porosity as being polymeric material, and it is generally known that insulation performance of the material strongly depends on internal void size. In addition, polyurethane foam's mechanical behavior has high dependence on strain rate and temperature as well as being highly non-linear ductile for compression. In the non-linear compressive behavior, volume fraction of voids and elastic modulus decrease as strain increases. Therefore, in this study, temperature-dependent viscoplastic-damage constitutive model was developed to describe the non-linear compressive behavior with the aforementioned features of polyurethane foam.
A three-dimensional finite analysis method was proposed to predict the failure of composite double-lap bolted joints, which is based on the stiffness degradation method using damage variables and Hashin's three-dimensional failure criteria. Ladeveze's theory using damage variables to consider the matrix/shear damage was combined with stiffness degradation in fiber direction. Four different failure modes were considered including matrix compression/shear, matrix tension/shear, fiber compression, and tension failures. The friction between bolt and composite and the clamping force were considered using a commercial finite element software ABAQUS. The damage model was incorporated using the user-defined subroutine of the software. The predicted result was verified with the existing test result for bearing tension double shear and showed the deviation ranging 7~16% from test results.
Accidental events such as collisions, groundings, and hydrocarbon explosions in marine structures can cause catastrophic damage. Thus, it is extremely important to predict the extent of such damage, which determines the total amount of oil spills and the residual hull girder strength. Punching fracture tests were conducted by Choung (2009b), where various sizes of indenters and circular unstiffened steel plates with different thicknesses were used to quasi-statically realize damage extents. A three-dimensional fracture strain surface was developed based on a reference (Choung et al., 2015b), where the average stress triaxiality and average normalized Lode angle were used as the parameters governing the fracture of ductile steels. In this study, new numerical analyses were performed using very fine axisymmetric elements in combination with an Abaqus user-subroutine to implement the three-dimensional fracture strain surface. Conventional numerical analyses were also conducted for the tests to identify the best fit fracture strain values by changing the fracture strains. Based on the phenomenon of the average normalized Lode angle starting out positive and then becoming slightly negative, it was inferred that the shear stress primarily dominates in determining the fractures locations, with a partial contribution from the compressive stress. It should be stated that the three-dimensional fracture surface effectively predicted at least the shear stress-dominant fracture behavior of a mild steel.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
/
v.28
no.5
/
pp.543-551
/
2015
Polyurethane Foam(PUF), a outstanding thermal insulation material, is used for various structures as being composed with other materials. These days, PUF composed with glass fiber, Reinforced PUF(R-PUF), is used for a insulation system of LNG Carrier and performs function of not only the thermal insulation but also a structural member for compressive loads like a sloshing load. As PUF is a porous material made by mixing and foaming, mechanical properties depend on volume fraction of voids which is a dominant parameter on density. Thus, In this study, density is considered as the effect parameter on mechanical properties of Polyurethane Foam, and mechanical behavior for compression of the material is described by using modified Gurson damage model.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.