Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.23
no.6
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pp.635-640
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2010
When using finite element pogram ABAQUS to compute material characteristics, one builds a user material subroutine if unique constitutive feature needs to be included. In ABAQUS/Standard, UMAT subroutine should be built, and in ABAQUS/Explicit, VUMAT should be used. Although two subroutines carry out the same type of task, two different programs should be made depending on the working environment, and it is not easy to program the subroutines following the manual without enough understanding of solid mechanics. In this paper, difference between UMAT and VUMAT subroutines is epitomized, and a conversion scheme from UMAT to VUMAT is discussed. An example shows that the two programs give the same stress computation result.
Aghaei, Manizheh;Forouzan, Mohammad R.;Nikforouz, Mehdi;Shahabi, Elham
Steel and Composite Structures
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v.18
no.5
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pp.1291-1303
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2015
Damage caused by low velocity impact is so dangerous in composites because although in most cases it is not visible to the eye, it can greatly reduce the strength of the composite material. In this paper, damage development in U-section glass/polyester pultruded beams subjected to low velocity impact was considered. Different failure criteria such as Maximum stress, Maximum strain, Hou, Hashin and the combination of Maximum strain criteria for fiber failure and Hou criteria for matrix failure were programmed and implemented in ABAQUS software via a user subroutine VUMAT. A suitable degradation model was also considered for reducing material constants due to damage. Experimental tests, which performed to validate numerical results, showed that Hashin and Hou failure criteria have better accuracy in predicting force-time history than the other three criteria. However, maximum stress and Hashin failure criteria had the best prediction for damage area, in comparison with the other three criteria. Finally in order to compare numerical model with the experimental results in terms of extent of damage, bending test was performed after impact and the behavior of the beam was considered.
In this paper, we propose a new method to debond between mixed finite elements for porous media in ABAQUS (2014). ABAQUS just provides debonding algorithm for the u-p model using cohesive elements in standard version. However, this approach has a drawback that it is hard to simulate complex debonding problems like element separation, rigid body motion, and contact between separated elements in standard version. ABAQUS-explicit can resolve these complex problems, but cohesive elements for the u-p model cannot be applied. We introduce a new algorithm for debonding for porous media instead of using cohesive elements. In this method, subroutines VUMAT to apply constitutive models and VDISP to separate elements in ABAQUS are used to simulate debonding problems. In addition, a simple 2-D example is demonstrated in the ABAQUS-explicit solver.
In this paper, we developed a physically-based micromechanical model for inelastic deformation of ceramic powders. The aggregate response of ceramic particles was modeled using the two-surface yield function which considered the shear-induced dilatancy caused by friction, rolling resistance and cohesion between powder particles and consolidation caused by plastic deformation of powder themselves under high compression. The constitutive equations were implemented into the user-subroutine VUMAT of finite element program ABAQUS/Explicit. The material parameters in the constitutive model were identified by calibrating the model to reproduce data from triaxial compression tests and simple compression tests. The density distribution obtained by using the proposed model was in good quantitative agreement with the experimental results of the triaxial compression and cold isostaic compression as well.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.33
no.5
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pp.447-454
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2009
Rate-independent crystal plasticity model suffers from the non-uniqueness of activated slip systems and the determination of the shear slip rates on the active slip systems. In this paper, a time-integration algorithm which circumvents the problem of the multiplicity of the slip systems was developed and implemented into the user subroutine VUMAT of a commercial finite element program ABAQUS. The magnitude of the slip shears on the active slip systems in f.c.c Cu single crystal aligned with the specific crystallographic orientation was investigated to validate our solution procedure. Also, texture developments under various deformation modes such as simple compression, simple tension and plane strain compression were compared with the results of the rate-dependent model by using the rate-independent crystal plasticity model. The computation time employing the rate-independent model is much more reduced than the those of the rate-dependent model.
A finite element model with the consideration of damage initiation and evolution has been developed for the analysis of the dynamic response of a composite sandwich panel subject to low velocity impact. Typical damage modes including fiber breakage, matrix crushing and cracking, delamination and core crushing are considered in this model. Strain-based Hashin failure criteria with stiffness degradation mechanism are used in predicting the initiation and evolution of intra-laminar damage modes by self-developed VUMAT subroutine. Zero-thickness cohesive elements are adopted along the interface regions between the facesheets and the foam core to simulate the initiation and propagation of delamination. A crushable foam core model with volumetric hardening rule is used to simulate the mechanical behavior of foam core material at the plastic state. The time history curves of contact force and the core collapse area are obtained. They all show a good correlation with the experimental data.
Yoon J.H.;Kim S.S.;Kim E.J.;Park H.J.;Choi T.H.;Lee H.J.;Huh H.
Transactions of Materials Processing
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v.15
no.3
s.84
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pp.220-225
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2006
This paper investigates the characteristics of a hydro-mechanical punching process. The hydro-mechanical punching process is divided into two stages: the first stage is the mechanical half piercing in which an upper punch goes down before the initial crack is occurred; the second stage is the hydro punching in which a lower punch goes up until the final fracture is occurred. Ductile fracture criteria such as the Cockcroft, Brozzo and Oyane are adopted to predict the fracture of sheet material. The index values of ductile fracture criteria are calculated with a user material subroutine, VUMAT in the ABAQUS Explicit. The hydrostatic pressure retards the initiation of a crack in the upper region of the blank and induces another crack in the lower region of the blank during the punching process. The final fracture zone is placed at the middle surface of the blank to the thickness direction. The result demonstrates that the hydro-mechanical punching process makes a finer shearing surface than the conventional one as hydrostatic pressure increases.
The shielded slot plates for a molten carbonate fuel cell(MCFC) have a sheared corrugated trapezoidal pattern. In the FEM simulations for the production of the shielded slot plate, the user material subroutine VUMAT in the commercial FEM software ABAQUS was used to implement a ductile fracture criterion. The critical damage value for the ductile fracture criterion was determined by comparing the experimental results of the shearing process with the simulation results. Using the ductile fracture criterion, the FEM simulation of the three-dimensional forming process of the shielded slot plate was conducted. The effects of the shearing process on the forming process were examined through FEM simulation and experiments. The forming simulation of nine unit cells was conducted. Using the simulation results of the forming process, the deformed shape after springback was calculated. The experimental result shows good agreement with the simulation.
Soltanieh, Ghazaleh;Yam, Michael CH.;Zhang, Jing-Zhou;Ke, Ke
Structural Engineering and Mechanics
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v.81
no.1
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pp.39-50
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2022
Layer separation (delamination) is an essential threat to fiber-reinforced polymer (FRP) plates under dynamic, static, and fatigue loads. Under compressive load, the growth of delamination will lead to structural instability. The aim of this paper is to present a method using shape memory alloy (SMA) stitches to suppress the delamination growth in a FRP plate and to improve the buckling behavior of the plate with a rectangular hole. The present paper is divided into two parts. Firstly, a closed-form (CF) formulation for evaluating the buckling load of the FRP plate is presented. Secondly, the finite element method (FEM) will be employed to calculate the buckling loads of the plates which serves to validate the results obtained from the closed-form method. The novelty of this work is the development of the closed-form solution using the p-Ritz energy approach regarding the stress-dependent phase transformation of SMA to trace the equilibrium path. For the FEM, the Lagoudas constitutive model of the SMA material is implemented in FORTRAN programming language using a user material subroutines (VUMAT). The model is simulated in ABAQUS/Explicit solver due to the nature of the loading type. The cohesive zone model (CZM) is applied to simulate the delamination growth.
The three-dimensional Hashin criterion and user subroutine VUMAT were used to simulate the damage in the composite layer, and the secondary stress criterion was used to simulate the interlayer failure of the cohesive element of the bonding layer and the propagation characteristics under the layer. The results showed that when the shear stress wave (shear wave) propagates on the surface of the laminate, the stress wave attenuation along the fiber strength direction is small, and thus producing a large stress profile. When the compressive stress wave (longitudinal wave) is transmitted between the layers, it is reflected immediately instead of being transmitted immediately. This phenomenon occurs only when the energy has accumulated to a certain degree between the layers. The transmission of longitudinal waves is related to the thickness and the layer orientation. Along the symmetry across the thickness direction, the greater is the stress amplitude along the layer direction. Based on the detailed investigation on the impact on various laminated composites carried out in this paper, the propagation characteristics of stress waves, the damage and the destruction of laminates can be explained from the perspective of stress waves and a reasonable layering sequence of the composite can be designed against damage and failure from low velocity impact.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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