Nonlinear stress analysis of nuclear containment building wall element is carried out using microscopic material model. The present study mainly focuses on the finite element analysis of the nuclear containment building wall element under biaxial tensile stresses and it evaluates the perfomance of adopted microscopic material model in the membrane energy dominant situation. From the numerical analysis, the adopted material model peforms well and has a good agreement with experiment result. Finally, the result of present study can be severed as a benchmark test when concrete material model is in need of evaluation.
Nonlinear stress analysis of nuclear containment building is carried out using microscopic concrete material model. The present study mainly focuses on the evaluation of the ultimate pressure capacity of idealized containment building in nuclear power plant. For this purpose, an eight-node degenerated shell element it adopted and an imaginary opening in the apex of containment building is allowed in FE model. From numerical analysis, the adopted concrete material model performs well and has a good agreement with the result obtained by using ABAQUS. Finally, we propose the present study as a benchmark test for nonlinear analysis of containment building.
The multi-scale analysis is more proper and precise for composite materials because of considering the individual microscopic structure and properties of each material for composite materials. The purpose of this study is to verify the validity of using palladium particles in carbon/fiber composites by multi-scale analysis. The palladium is a material for itself to detect leaking hydrogen by using the property of adsorbing hydrogen. The macroscopic model material properties used in this study are homogeneous material properties from microstructure. Homogenized material properties that are calculated from periodic boundary conditions in the microscopic representative volume element model of each macroscopic analysis model. In this study, three macroscopic models were used : carbon fiber/epoxy, carbon fiber/palladium, palladium/epoxy. As a result, adding palladium to carbon/epoxy composite is not a problem in terms of strength.
This paper investigated the damage transition mechanism between the fiber-breaking mode and the fiber-avoiding crack mode when the fiber-length is reduced in the unidirectional discontinuous carbon fiber-reinforced-plastics (CFRP) composites. The critical fiber-length for the transition is a key parameter for the manufacturing of flexible and high-strength CFRP composites with thermoset resin, because below this limit, we cannot take full advantage of the superior strength properties of fibers. For this discussion, we presented a numerical model for the microscopic damage and fracture of unidirectional discontinuous fiber-reinforced plastics. The model addressed the microscopic damage generated in these composites; the matrix crack with continuum damage mechanics model and the fiber breakage with the Weibull model for fiber strengths. With this numerical model, the damage transition behavior was discussed when the fiber length was varied. The comparison revealed that the length of discontinuous fibers in composites influences the formation and growth of the cluster of fiber-end damage, which causes the damage mode transition. Since the composite strength is significantly reduced below the critical fiber-length for the transition to fiber-avoiding crack mode, we should understand the damage mode transition appropriately with the analysis on the cluster growth of fiber-end damage.
이 논문에서는 원전 격납건물의 극한내압능력 및 파괴모드 평가를 위해 개발된 비선형 유한요소해석 프로그램 NUCAS 코드에 대하여 기술하였다. NUCAS는 미시적인 재료모델을 도입한 퇴화 쉘 요소와 탄소성 재료모델을 도입한 저차고체요소로 구성되어 있고, 퇴화 쉘 요소와 저차고체요소는 유한요소에서 발생할 수 있는 강성과대(overstiffness) 및 묶임현상(locking phenomenon)을 방지하기 위해서 각각 가변형도법(assumed strain method)과 개선된 가변형도법(enhanced assumed strain method)을 적용하였다. 개발된 NUCAS코드의 성능을 검증하기 위해서 다양한 철근콘크리트 구조물의 벤치마크 테스트를 수행하였고, 그 결과로부터 이 논문에서 개발한 유한요소해석 프로그램의 해석결과는 실험결과와 잘 일치하였다.
This paper addresses a theoretical approach to calculate the amount of the stored energy during high strain-rate deformations using atomistic level simulation. The dynamic behavior of materials at high strain-rate deformation are of great interest. At high strain-rates deformations, materials generate heat due to plastic work and the temperature rise can be significant, affecting various properties of the material. It is well known that a small percent of the energy input is stored in the material, and most of input energy is converted into heat. However, microscopic analysis has not been completed without construction of a material model, which can simulate the movement of dislocations and vacancies. A major cause of the temperature rise within materials is traditionally credited to dislocations, vacancies and other defects. In this study, an atomistic material model for FCC such as copper is used to calculate the stored energy.
The post-peak analysis of concrete structures is carried out using a nine-node Reissner-Mindlin(RM) shell element which is formulated by using degenerated solid concepts. In order to avoid element deficiencies inherited in the standard RM shell element, assumed strains are adopted in the present shell element. A microscopic material model is adopted to represent the inelastic characteristic of concrete material. In particular, a concrete softening model is introduced to this material model. The arc-length control method is used to trace the post-peak behaviour of concrete structures. From the numerical test of the single-edge-notched beam, the present shell element shows a reasonable agreement with experimental data.
International Journal of Reliability and Applications
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제17권2호
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pp.137-147
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2016
The engine mount of a car subjected to a pre-load related to the weight of the engine, and acts to insulate the vibration coming from the engine by moving on large or small displacement depending on the driving condition of the car. The vibration insulation of the engine mount is an effect obtained by dissipating the mechanical energy into heat by the viscosity characteristic of the rubber and the microscopic behavior of the additive carbon black. Therefore, dynamic stiffness from the intrinsic properties of rubber filled with carbon black at the design stage is an important design consideration. In this paper, we introduced a hyper-elastic, visco-elastic and elasto-plastic model to predict the dynamic characteristics of rubber, and developed a fitting program to determine the material model parameters using MATLAB. The dynamic characteristics analysis of the rubber insulator of the ACTIVE MOUNT was carried out by using MSC.MARC nonlinear structural analysis software, which provides the dynamic characteristics material model. The analysis results were compared with the dynamic characteristics test results of the rubber insulator, which is one of the active mount components, and the analysis results were confirmed to be valid.
We develop a simple model which can describe and explain abnormal stress relaxation of ABS melt for which stress dose not exponentially decay. The relaxation behavior of ABS melt consists of two distinct relaxation modes. One is the relaxation of the matrix phase similar to the case of homopolymer melt. The other is manifested by the collection of butadiene rubber particles, named as the cluster, where the particles are connected through the interaction between grafted SAN and matrix SAN. The second mode of the relaxation is characterized by the relaxation time, which is a function of the average size and the microscopic state of the cluster. Experimental results reveal that it can be represented as the product of the average size of the clusters by a function of internal variable that represents the fraction of strained SAN chains inside the cluster.
본 논문은 철근 콘크리트 구조물의 비탄성 해석을 수행하기 위하여 개발된 9절점 퇴화 쉘 요소에 대하여 기술하였다. 개발된 쉘 유한요소는 퇴화고체기법과 함께 구조물에서 발생하는 횡 전단 변형효과를 고려하기 위하여 Reissner-Mindlin (RM)가정을 도입하였다. RM가정을 바탕으로 한 퇴화 쉘 요소는 쉘의 두께가 얇거나, 즉 종횡비가 작거나, 균일하지 않은 유한요소망을 사용할 경우 구조물의 강성이 과대하게 계산되는 강성과대현상(Locking phenomenon)이 나타나게 된다. 강성과대현상은 선택적 감차 적분, 비 적합 모드, 가변형도 등을 사용하여 개선하는데 특히 가변형도법에 바탕을 둔 대체변형도는 많은 유한요소에 성공적으로 적용되어 왔다. 그러나 이와는 대조적으로 콘크리트의 비탄성 해석에 가변형도법을 도입하고 그 성능을 조사한 사례는 매우 적다. 따라서 본 연구에서는 가변형도법과 미시적 재료모델을 바탕으로 RM 쉘 요소를 정식화하고 미를 유한요소프로그램으로 개발하였다. 개발된 철근 콘크리트 쉘 요소의 성능은 수치예제를 통하여 검증하였다. 수치예제로부터 개발된 쉘요소를 이용하여 구해진 해석결과가 실험결과 또는 다른 해석결과에 근접함을 알 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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