The present paper reports an analytical study of delamination fracture in the Mixed Mode Flexure (MMF) functionally graded beam with considering the material non-linearity. The mechanical behavior of MMF beam is modeled by using a non-linear stress-strain relation. It is assumed that the material is functionally graded along the beam height. Fracture behavior is analyzed by the J-integral approach. Non-linear analytical solution is derived of the J-integral for a delamination located arbitrary along the beam height. The J-integral solution derived is verified by analyzing the strain energy release rate with considering the non-linear material behavior. The effects of material gradient, crack location along the beam height and material non-linearity on the fracture are evaluated. It is found that the J-integral value decreases with increasing the upper crack arm thickness. Concerning the influence of material gradient on the non-linear fracture, the analysis reveals that the J-integral value decreases with increasing the ratio of modulus of elasticity in the lower and upper edge of the beam. It is found also that non-linear material behavior leads to increase of the J-integral value. The present study contributes for the understanding of fracture in functionally graded beams that exhibit material non-linearity.
Longitudinal fracture behavior of non-linear elastic beam configurations is studied in terms of the strain energy release rate. It is assumed that the beams exhibit continuous material inhomogeneity along the width as well as along the height of the crosssection. The Ramberg-Osgood stress-strain relation is used for describing the non-linear mechanical behavior of the inhomogeneous material. A solution to strain energy release rate is derived that holds for inhomogeneous beams of arbitrary cross-section under combination of axial force and bending moments. Besides, the solution may be applied at any law of continuous distribution of the modulus of elasticity in the beam cross-section. The longitudinal crack may be located arbitrary along the beam height. The solution is used to investigate a longitudinal crack in a beam configuration of rectangular cross-section under four-point bending. The crack is located symmetrically with respect to the beam mid-span. It is assumed that the modulus of elasticity varies continuously according a cosine law in the beam cross-section. The longitudinal fracture behavior of the inhomogeneous beam is studied also by applying the J-integral approach for verification of the non-linear solution to the strain energy release rate derived in the present paper. Effects of material inhomogeneity, crack location along the beam height and non-linear mechanical behavior of the material on the longitudinal fracture behavior are evaluated. Thus, the solution derived in the present paper can be used in engineering design of inhomogeneous non-linear elastic structural members to assess the influence of various material and geometrical parameters on longitudinal fracture.
Delamination of multilayered inhomogeneous beam that exhibits non-linear relaxation behavior is analyzed in the present paper. The layers are inhomogeneous in the thickness direction. The dealamination crack is located symmetrically with respect to the mid-span. The relaxation is treated by applying a non-linear stress-straintime constitutive relation. The material properties which are involved in the constitutive relation are distributed continuously along the thickness direction of the layer. The delamination is analyzed by applying the J-integral approach. A time-dependent solution to the J-integral that accounts for the non-linear relaxation behavior is derived. The delamination is studied also in terms of the time-dependent strain energy release rate. The balance of the energy is analyzed in order to obtain a non-linear time-dependent solution to the strain energy release rate. The fact that the strain energy release rate is identical with the J-integral value proves the correctness of the non-linear solutions derived in the present paper. The variation of the J-integral value with time due to the non-linear relaxation behavior is evaluated by applying the solution derived.
A theoretical study was carried-out of mode II delamination fracture behavior of the End Loaded Split (ELS) functionally graded beam configuration with considering the material non-linearity. The mechanical response of ELS was modeled analytically by using a power-law stress-strain relation. It was assumed that the material is functionally graded transversally to the beam. The non-linear fracture was investigated by using the J-integral approach. Equations were derived for the crack arm curvature and zero axes coordinate that are needed for the J-integral solution. The analysis developed is valid for a delamination crack located arbitrary along the beam height. The J-integral solution was verified by analyzing the strain energy release rate with considering material non-linearity. The effects of material gradient, non-linear material behavior and crack location on the fracture were evaluated. The solution derived is suitable for parametric analyses of non-linear fracture. The results obtained can be used for optimization of functionally graded beams with respect to their mode II fracture performance. Also, such simplified analytical models contribute for the understanding of delamination fracture in functionally graded beams exhibiting material non-linearity.
Longitudinal fracture in a functionally graded beam configuration was studied analytically with taking into account the non-linear behavior of the material. A cantilever beam with two longitudinal cracks located symmetrically with respect to the centroid was analyzed. The material was functionally graded along the beam width as well as along the beam length. The fracture was studied in terms of the strain energy release rate. The influence of material gradient, crack location along the beam width, crack length and material non-linearity on the fracture behavior was investigated. It was shown that the analytical solution derived is very useful for parametric analyses of the non-linear longitudinal fracture behavior. It was found that by using appropriate material gradients in width and length directions of the beam, the strain energy release rate can be reduced significantly. Thus, the results obtained in the present paper may be applied for optimization of functionally graded beam structure with respect to the longitudinal fracture performance.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
/
v.32
no.4
/
pp.18-23
/
2004
In this paper, material non-linear behavior of PZT wafer(3203HD, CTS) under high electric field and stress is experimentally investigated and the non-linearity of the PZT wafer is numerically simulated. Empirical functions that can represent the non-linear behavior of the PZT wafer have been extracted based on the measured piezo-strain under stress. The functions are implemented in an incremental finite element formulation for material non-linear analysis. New definition of the piezoelectric constant and the incremental strain are incorporated into the finite element formulation for a better reproduction of the non-linear behavior. With the new definition of the in incremental piero-strain the measured non-linear behavior of the PZT wafer has been accurately reproduced even for high electric field. For validation of the measured non-linear characteristics and the proposed approach, a PZT bimorph beam actuator has been numerically and experimentally tested. The predicted actuation displacement, based on the material nonlinear finite element analysis, showed a good agreement with the measured one.
The present paper deals with a theoretical study of delamination fracture in the Crack Lap Shear (CLS) functionally graded beam configuration. The basic purpose is to analyze the fracture with taking into account the material non-linearity. The mechanical behavior of CLS was described by using a non-linear stress-strain relation. It was assumed that the material is functionally graded along the beam height. The fracture was analyzed by applying the J-integral approach. The curvature and neutral axis coordinate of CLS beam were derived in order to solve analytically the J-integral. The non-linear solution of J-integral obtained was verified by analyzing the strain energy release rate with considering material non-linearity. The effects of material gradient, crack location along the beam height and material non-linearity on fracture behavior were evaluated. The J-integral non-linear solution derived is very suitable for parametric studies of longitudinal fracture in the CLS beam. The results obtained can be used to optimize the functionally graded beam structure with respect to the fracture performance. The analytical approach developed in the present paper contributes for the understanding of delamination fracture in functionally graded beams exhibiting material non-linearity.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
/
1990.04a
/
pp.1-5
/
1990
The object of this study introducts simple formula being based on energy principle to investigate span truss's non-linear, and considers the relation of member's length, height rate and slenderness ratio to rise prymid truss's economic structure ability through each example. This paper considered space truss's geometric non-linear behavior and material non-linear behavior, so acquired under result through as saying energy principle.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
/
2004.04a
/
pp.87-90
/
2004
In this paper, geometrically non-linear finite element analyses were performed to study the mechanical behavior of the material system of the envelope of stratospheric airships. The microstructure of the loadbearing plain weave layer was identified and modeled. The Updated Lagrangian formulation was employed to consider the geometric non-linearity as well as the induced structural non-linearity for the fiber tows. The stress-strain behavior was predicted and the effective elastic modulus was calculated by numerical experiments. It was found the non-linear stress-strain curves were largely different from those by linear analysis with much higher non-linear elastic moduli. The difference was more distinguishable when the tow waviness was smaller.
Analytical investigations were performed of a longitudinal crack representing a cylindrical surface in circular shafts loaded in torsion with taking into account the non-linear material behavior. Both functionally graded and multilayered shafts were analyzed. It was assumed that the material is functionally graded in radial direction. The mechanical behavior of shafts was modeled by using non-linear constitutive relations between the shear stresses and shear strains. The fracture was studied in terms of the strain energy release rate. Within the framework of small strain approach, the strain energy release rate was derived in a function of the torsion moments in the cross-sections ahead and behind the crack front. The analytical approach developed was applied to study the fracture in a clamped circular shaft. In order to verify the solution derived, the strain energy release rate was determined also by considering the shaft complimentary strain energy. The effects were evaluated of material properties, crack location and material non-linearity on the fracture behavior. The results obtained can be applied for optimization of the shafts structure with respect to the fracture performance. It was shown that the approach developed in the present paper is very useful for studying the longitudinal fracture in circular shafts in torsion with considering the material non-linearity.
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.