This paper presents an improved 8-node shell element for the analysis of plates and shells. The finite element, based on a refined first-order shear deformation theory, is further improved by the combined use of assumed natural strain method. We analyze the influence of the shell element with the different patterns of sampling points for interpolating different components of strains. Using the assumed natural strain method with proper interpolation functions, the present shell element generates neither membrane nor shear locking behavior even when full integration is used in the formulation. Further, a refined first-order shear deformation theory, which results in parabolic through-thickness distribution of the transverse shear strains from the formulation based on the third-order shear deformation theory, is proposed. This formulation eliminates the need for shear correction factors in the first-order theory. Numerical examples demonstrate that the present element perform better in comparison with other shell elements.
Mirzaei, Manouchehr Mohammad Hosseini;Loghman, Abbas;Arefi, Mohammad
Steel and Composite Structures
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v.30
no.6
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pp.567-576
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2019
Time-dependent creep analysis of a rotating functionally graded cantilever beam with trapezoidal longitudinal cross section subjected to thermal and inertia loading is investigated using first-order shear deformation theory (FSDT). The model described in this paper is a simple simulation of a turbine blade working under creep condition. The material is a metal based composite reinforced by a ceramic where the creep properties of which has been described by the Sherby's constitutive model. All mechanical and thermal properties except Poisson's ratio are assumed to be variable longitudinally based on the volume fraction of constituent. The principle of virtual work as well as first order shear deformation theory is used to derive governing equations. Longitudinal distribution of displacements and stresses are investigated for various volume fractions of reinforcement. Method of successive elastic solution is employed to obtain history of stresses and creep deformations. It is found that stresses and displacements approach their steady state values after 40000 hours. The results presented in this paper can be used for selection of appropriate longitudinal distribution of reinforcement to achieve the desired stresses and displacements.
Functionally graded steels (FGSs) are a family of functionally graded materials (FGMs) consisting of ferrite (${\alpha}$), austenite (${\gamma}$), bainite (${\beta}$) and martensite (M) phases placed on each other in different configurations and produced via electroslag remelting (ESR). In this research, the flow stress of dual layer austenitic-martensitic functionally graded steels under hot deformation loading has been modeled considering the constitutive equations which describe the continuous effect of temperature and strain rate on the flow stress. The mechanism-based strain gradient plasticity theory is used here to determine the position of each layer considering the relationship between the hardness of the layer and the composite dislocation density profile. Then, the released energy of each layer under a specified loading condition (temperature and strain rate) is related to the dislocation density utilizing the mechanism-based strain gradient plasticity theory. The flow stress of the considered FGS is obtained by using the appropriate coefficients in the constitutive equations of each layer. Finally, the theoretical model is compared with the experimental results measured in the temperature range $1000-1200^{\circ}C$ and strain rate 0.01-1 s-1 and a sound agreement is found.
This paper examines feature-based reconstruction algorithm using feature-based modeling and based on topology optimization technology, which aims to achieve a minimal volume weight and to satisfy user-defined constraints such as stress, deformation related conditions. The finite element model after topology optimization allows us to remove some region of a solid model for predefined volume requirement. The stress or deformation distribution resulted from finite element analysis enables us to add some material to the solid model for a robust structure. For this purpose, we propose a feature-based redesign algorithm which inserts negative features to the solid model for material removal and positive features for material addition, and we introduce a bisection method which searches an optimal structure by iteratively applying the feature-based redesign algorithm. Several examples are considered to illustrate the proposed algorithms and to demonstrate the effectiveness of the present approach.
The Journal of the Convergence on Culture Technology
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v.8
no.5
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pp.477-482
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2022
The structure of the turnout track is very complex, so it is a facility that is more difficult to maintain and requires detailed management than a general track type. The purpose of this study is to analyze the effect on the deformation of the turnout system of the ground section due to the excavation work adjacent to the serviced urban railways. In this study, based on finite element analysis for each stage of adjacent excavation, the track deformation for each major location of turnout system was analyzed in consideration of the layout of the turnout system installed on the ground section, and the safety and stability was confirmed by comparing it with the track irregularity regulation. As a result of the study, it was found that the major construction stage affecting the track deformation of the turnout system on the ground section was the final stage of excavation. In addition, although the vertical displacement which is a vertical irregularity occurred relatively large, it was analyzed that the horizontal deformation was dominant overall, because of the excavation site is located on the side of the turnout system. In addition, it was analyzed that the amount of displacement at each major location of the turnout system is different, and there is a possibility that there may be a twist irregularity due to the deviation of the track deformation for each location according to the distance from the excavation site. Therefore, it was analyzed that it is necessary to classify and manage the importance of the track deformation of the turnout system of actual operating line, including additional displacement due to adjacent excavation, based on the track irregularity that has occurred at each location where the major deformation characteristics occur.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2007.05a
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pp.123-126
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2007
Deformation behavior of $Zr_{55}Cu_{30}Al_{10}Ni_5$ (at. %) bulk metallic glass (BMG) fabricated by suction casting method has been investigated at elevated temperatures in this study. The BMG was first verified to have an amorphous structure thru X-ray diffraction (XRD) and differential scanning calorimetry (DSC). A series of compression tests has consequently been performed in supercooled liquid temperature region to investigate the high temperature deformation behavior. A transition from Newtonian to non-Newtonian flow appeared to take place depending upon both the strain rate and test temperature. A processing map based on a dynamic materials model has been constructed to estimate a feasible forming condition for this BMG alloy.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2003.10a
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pp.121-126
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2003
This paper is concerns with the development of the formulae to predict deformation of curved plate due to line heating. For this purpose thermal elasto-plastic analysis has been carried out for both flat and curved plate models with varying parameters which affect the result of line heating. based on the results of numerical analysis, the formulae for predicting angular deformation has been derived through the regression analysis, which. It has been seen that the present model well agrees with the numerical analysis results and can reflect the curvature effect of plate to be heated. This paper ends with some comments on this formulae.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.32
no.2
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pp.131-141
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2012
A field theoretical approach to deformation and fracture of solid-state material is outlined, and its application to diagnosis of deformational status of metal specimens is discussed. Being based on a fundamental physical principle known as local symmetry, this approach is intrinsically scale independent, and capable of describing all stages of deformation on the same theoretical foundation. This capability enables us to derive criteria that can be used to diagnose transitions from the elastic to plastic regime, and the plastic to fracturing regime. For practical applications of these criteria, an optical interferometric technique known as electronic speckle-pattern interferometry is proved to be quite powerful; it is able to visualize the criteria as a whole image of the object on a real-time basis without numerical processing. It is demonstrated that this method is able to reveal loading hysteresis as well.
The strain state during the continuous confined strip shearing (CCSS) based on ECAP was tackled by means of a two-dimensional FEM analysis. The deformation of AA 1100 sheet in the CCSS apparatus was composed of three distinct processes of rolling, bending and shearing. The pronounced difference in the friction conditions on the upper and lower roll surfaces led to the different variation of the strain component ${epsilon}_13$ throughout the thickness of the aluminum sheet. Strain accompanying bending was negligible because of a large radius of curvature. The shear deformation was concentrated at the corner of the CCSSchannel where the abrupt change in the direction of material flow occurred. The process variables involving the CCSS-die design and frictions between tools and strip influenced the evolution of shear strains during CCSS.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2003.05a
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pp.172-175
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2003
Run-Out-Table is the region between EDT and CT. Hot killed strip is cooled by air and water in ROT. In this procedure, phase transformation and shape deformation occur due to temperature drop. Because of un-ideal cooling condition, deformation of strip and non-uniform phase distribution come into existence. This phenomenon affects the strip property and lead th the existence of residual stress. And it exerts effects on the Coiling process, Coil Cooling process, and Un-coiling process. Through these process, the residual stresses of strip are more larger and unbalance of these stresses become more severe. Finite element (FE) based models for the analysises of non-steady state heat transfer and elastoplastic deformation are described in this investigation. The analysises of thermodynamics and phase transformation kinetics are suggested also. Using the ROT simulation result coiling process and coil cooling process simulations are carried out.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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