To describe the effect of the numerous and various oriented microcracks on the compressive and tensile concrete behaviors, the directional nonlocality is defined. The plasticity model using multiple failure criteria is developed for RC planar members in tension-compression. The crack damages are defined in the pre-determined reference orientations, and then the total crack damage is calculated by integrating multi-oriented crack damages. To describe the effect of directional nonlocality on the anisotropic tensile damage, based on the existing test results, the nonlocal damage factor is defined in each reference orientation. The reduced compressive strength in the cracked concrete is defined by the multi-oriented crack damages defined as excluding the tensile normal plastic strain from the compressive equivalent plastic strain. The proposed model is implemented to finite element analysis, and it is verified by comparisons with various existing panel test results.
Most auto-body members fabricated by the sheet metal forming process. During this process the thickness and material properties of the sheet metal are changed with the residual stress and plastic strain. This paper deals with the material properties of the sheet metal at the high strain rate considering the pre-strain effect. Specimens are selected from sheet metals for outer panels and inner members, such as SPCEN, SPRC45E, SPRC35R and EZNCD. The specimens are prepared with the pre-strain of 2, 5 and 10 % by tensile elongation in Instron 5583, which could be equivalent to the plastic strain in sheet metal forming. High speed tensile tests are then carried out with the pre-stained specimens at the strain rate of 1 to 100/sec. The experimental result informs that the material properties are noticeably influenced by the pre-strain when the yield stress of the specimens is moderate as SPCEN, SPRC35R and EZNCD. The result also demonstrates that the ultimate tensile strength as well as the yield stress is increased as the amount of the pre-strain is increased.
This paper presents a study on the crashworthiness of the scaled-down stiffened panels used on a Korean icebreaker. In order to validate the crashworthiness of the panels, this paper provides various mechanical properties such as the results of a CVN test, quasi-static tensile test, and high-speed tensile test at arctic temperatures. Two types of steels (EH32 and FH32) were chosen for the material tests. CVN tests revealed that the two steels were equivalent up to −60℃ in terms of their impact energy absorption capacity. However, the toughness of FH32 was significantly superior to that of EH32. EH32 showed slightly higher flow stresses at all temperature levels compared to FH32. The improvement ratios of the yield strengths, tensile strengths, plastic hardening exponents, etc. for FH32, which were obtained from quasi-static tensile tests, showed an apparent ascending tendency with a decrease in temperature. Dynamic tensile test results were obtained for the two temperatures levels of 20℃ and −60℃ with two plastic strain rate levels of 1 s−1 and 100 s−1. A closed form empirical formula proposed by Choung et al. (2011;2013) was shown to be effective at predicting the flow stress increase due to a strain rate increase.
Three-dimensional rigid plastic FEM is adopted to analyze the extruding-bulging process of tee tubes. Equivalent strain-rate stress distributions and the deformation characteristic in extruding-bulging process of tee tubes are revealed which provide scientific and reliable basis for correctly designing technologcial scheme and rationally selecting parameters. meanwhile some approaches for three-dimensional rigid plastic FEM are also discussed in this paper
각종 기공과 같은 결함을 허용하는 다이캐스팅 부품의 강도를 현장 수준에서 평가할 수 있는 이론적 방법을 제안한다. 결함을 갖는 부재의 탄성시험을 통해 강성도를 구하고 이를 결함이 없는 이론적 강성도와 비교함으로써 등가 기공률을 산출한다. 등가 기공률 식은 Eshelby의 함유이론으로부터 유도하였다. 산출된 등가 기공률은 Mori-Tanaka 법을 이용하여 기공결함을 포함하는 재료의 응력-변형률 선도를 그리기 위하여 사용된다. 본 연구에서는 Hollomon 변형경화 모델을 사용하였다. 이 응력-변형률 선도를 이용하면 균일분포의 기공결함을 갖는 다이캐스팅 부재의 강도를 평가할 수 있게 된다. 등가 기공률을 고려한 하나의 이론해로서 직사각형 단면의 다이캐스팅 보에 대한 삼점 굽힘의 탄소성 강도를 소성힌지의 방법으로 유도하였다.
A new discrete method using idealized rigid body-spring model is introduced. This rigid element method is known to be more efficient and accurate than the finite element method in the inelastic range of structural analysis owing to simplified stress-strain and strain-displacement relations This kind of physical concept using idealized rigid model has been already applied among structural engineers to some problems such as rigid-plastic analysis or plastic design considering rigid bodies and plastic hinges. However the most rigorous and systematic research has been recently performed by T. Kawai et al.[1]. In this paper, an attempt is made to analyze the collapse behavior of stiffened plates under lateral loading by some modification and expansion of Kawai's rigid element approach to the collapse of plates without stiffener. Stiffened plates are treated as orthotropic plates which have equivalent bending rigidities. By employing Morley's plate element resubdivision technique, variety is given to mesh-division styles which have greate effect on the accuracy of numerical results. Some examples are shown to verify the validity of applying rigid element method to the ultimate strength analysis of stiffened plates. It is clarified that lateral deflections and detailed collapse patterns up to the ultimate state of stiffened plates can be easily obtained by the present approach.
Deformations of structures due to welding appear much complicated and deformated modes are also complex. As parameters governing deformations are various and effect of parameters on deformations is not well known, precise prediction of deformation due to welding has been a difficult problem. Until now, many research papers as to welding deformation have been published, but the research results can explain only one aspect of welding deformation have been published, but the research results can explain only one aspect of welding deformation and are hard to be used in reasonable prediction of welding deformations in complicated structures. In this study, based on the accumulated results concerning to welding deformations, a practical method to predict complicated welding deformations of large structure is proposed. A simplified model to estimate residual plastic strains is suggested and main parameters affecting residual plastic strains are shown to be heat input and joint restaints. Inherent strain theory and experimental data are combined with the finite element method and welding deformations of large structures are calculated by elastic analysis. Comparison of calculated results with experimental data shows the accuracy and validity of the proposed method.
In recent years, there has been a growth of the manufacture and application of magnesium products because of its small specific gravity as well as its relatively high strength. However, there are so many studies to assure good formability because magnesium sheet alloy is difficult to form. In this study, uniaxial tensile and biaxial tensile tests of AZ31 magnesium sheet alloy with thickness of 1.2mm were performed at room temperature. Uniaxial tensile tests were performed until $7{\%}$ of engineering strain. Lankford values and stress-strain curve were obtained. Biaxial tensile tests with cruciform specimen were performed until the breakdown of the specimen occurs. The yield loci were calculated by application of plastic work theory. The results are compared with the theoretical predictions based on the Hill and Logan-Hosford model. In this study, Hill's 1979 yield function for the case of m=2.8 and Logan-Hosford yield function for the case of M=8 give good agreements with experimental results. However, next study will be performed at warm-temperature because the specimens are broken under the $0.5{\%}$ of equivalent strain at biaxial tensile test.
The purpose of this study is to investigate how a fully restrained bolted beam splice affects the connection behavior as a column-tree connection in steel special moment frames under cyclic loading when located within the plastic hinge zone. The impacts of this attachment in protected zone are observed by using nonlinear finite element analyses. This type of splice connection is designed as slip-critical connection and thereby, the possible effects of slippage of the bolts due to a possible loss of pretension in the bolts are also investigated. The 3D models with solid elements that have been developed includes three types of connections which are the connection having fully restrained beam splice located in the plastic hinge location, the connection having fully restrained beam splice located out of the plastic hinge and the connection without beam splice. All connection models satisfied the requirement for the special moment frame connections providing sufficient flexural resistance, determined at column face stated in AISC 341-16. In the connection model having fully restrained beam splice located in the plastic hinge, due to the pretension loss in the bolts, the friction force on the contact surfaces is exceeded, resulting in a relative slip. The reduction in the energy dissipation capacity of the connection is observed to be insignificant. The possibility of the crack occurrence around the bolt holes closest to the column face is found to be higher for the splice connection within the protected zone.
Welding is one of the most important and popular joining techniques employed in structures. In spite of, weld designs depend on the rules and regulations. Moreover, the study to optimize a shape of welding joint not may be sufficient and systematic on the theoretical and experimental sides. Therefore, in this study, a computer program based on thermal elasto plastic theory is developed for optimizing(minimizing) shape of weld joints. By the results, study is made on the characteristics of the distributions of welding residual stresses and plastic strains, and their production mechanisms. Also, Various kinds of tests are carried out to find out mechanical characteristics due to shape of weld joints. As a result of this optimization(minimization) of weld joints, the productivity and the reliability will be improved.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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