• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2001년도 봄 학술발표회 논문집
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• pp.207-214
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• 2001

응력-변형률 관계의 모델링에 있어서 creep, stress relaxation, strain rate effect 등의 묘사는 중요한 지반거동중의 하나인 시간 의존적 거동에 대한 simulation은 있어서 대단히 중요한 요소라 할 수 있다. 특히 지반은 변형률 속도에 대하여 때로는 매우 다른 거동 특성을 보이기 때문에 지반의 모델링에 있어서 변형율 속도를 고려한 구성방정식의 제시는 큰 비중을 차지한다 하겠다. 본 연구에서는 변형율에 따라 변화하는 지반의 거동특성을 보다 현실에 가갈게 묘사하기 위한 시간 의존적 구성모델을 제시하는데 있다. Bounding Surface Model의 Stress Invariant 부분을 Perzyna(1966)와 Adachi and Oka(1982)의 변형율 속도 의존적인 구성관계 이론을 이용하여 발전시켰다 제안된 구성모델은 다양한 변형율 속도에 적용에 있어서 기존의 방식보다 간단히 모델 정수들을 결정 할 수 있다. 지반거동의 수치적인 해석을 위하여 기존의 Bounding Surface Model에 사용되었던 Program Code를 발전 시켜 사용하였으며, 엄격히 시행된 실내시험의 결과와 비교/검증하였다.

• 소성∙가공
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• 제8권5호
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• pp.498-506
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• 1999

The metal forming processes of aluminum alloy wheel forging at elevated temperature are analyzed by the finite element method. A coupled thermo-mechanical model for analysis of plastic deformation and geat transfer is adapted in the finite element formulation. In order to consider the strain-rate effects on material properties and the flow stress dependence on temperatures, rigid-viscoplasticity is introduced in this formation. In this paper, several process conditions were applied to the dimulation such as die speed, rib thickness, and depth of die cavity. Simulation results are compared, and discussed with each case. Metal flow, die pressure distributions, temperature distributions, velocity fields and forging loads are summarized as basic data for process design and selection of a proper press equipment.

• 소성∙가공
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• 제17권8호
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• pp.579-585
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• 2008

Numerous experimental investigations on metallic materials and solid polymers have shown that relaxation behavior is nonlinearly dependent on prior strain rate. The stress drops in a constant time interval nonlinearly increase with an increase of prior strain rate. And the relaxed stress associated with the fastest prior strain rate has the smallest stress magnitude at the end of relaxation periods. This paper deals with the performance of three classes of unified constitutive models in predicting the characteristic behaviors of relaxation. The three classes of models are categorized by a rate sensitivity of kinematic hardening rule. The first class uses rate-independent kinematic hardening rule that includes the competing effect of strain hardening and dynamic recovery. In the second class, a stress rate term is incorporated into the rate-independent kinematic hardening rule. The final one uses a rate-dependent format of kinematic hardening rule.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 추계 학술발표회
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• pp.1199-1203
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• 2008

It has been recognized that unsaturated soil behavior plays an importantrole in geomechanics. In the last decade several constitutive models have been proposed and used in the analysis. Many of them, however, are constructed in the frame work of rate independent model such as elasto-plastic one. Although rate dependency is an important characteristics of soil for both saturated and unsaturated soils, very few models have been developed taking account of rate dependency. In the present paper, we have developed an elasto-viscoplastic model considering an effect of suction based on the overstress-type viscoplasticity with soil structure degradation. In the model, we have adopted an averaged pore pressure composed of pore water pressure and air pressure to determine the effective stress.

• Coupled systems mechanics
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• 제11권5호
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• pp.411-438
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• 2022

In this paper, we present the parameter identification for inelastic and multi-scale problems. First, the theoretical background of several fundamental methods used in the upscaling process is reviewed. Several key definitions including random field, Bayesian theorem, Polynomial chaos expansion (PCE), and Gauss-Markov-Kalman filter are briefly summarized. An illustrative example is given to assimilate fracture energy in a simple inelastic problem with linear hardening and softening phases. Second, the parameter identification using the Gauss-Markov-Kalman filter is employed for a multi-scale problem to identify bulk and shear moduli and other material properties in a macro-scale with the data from a micro-scale as quantities of interest (QoI). The problem can also be viewed as upscaling homogenization.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.25-34
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• 1993

지하구조물은 일반적으로 영역의 무한성, 다양한 하중, 복합적인 구성재료 등으로 인하여 그 거동의 해석이 난이하다. 특히, 장기거동이 중요시되는 연약지반의 굴착문제 등에 있어서는 시간에 의존하는 점탄소성거동을 해석에 고려하여야만 한다. 본 연구에서는 점탄소성거동을 해석하는 방법으로서, 내부요소를 사용하지 않은 경계요소 해석방법을 유도하고, 정계요소와 유한요소를 조합하여 해석하는 방법을 도출하였다. 점탄소성을 고려한 지배적분방정식에서 점소성응력에 대한 영역적분은 극좌표를 이용한 직접적분방법을 적용하여 경계적분화하였고, 이에 따른 계방정식을 이용하여 프로그램화하였다. 또한 경제요소 프로그램을 점소성 유한요소 프로그램과 조합하여 굴착면 주위에 발생하는 시간의존 비탄성거동을 합리적으로 해석하도록 하였다. 경계요소해석 및 조합해석 결과는 정해 및 유한요소해석의 결과와 비교하여 검토하였다. 비교결과 내부요소를 사용하지 않은 경계요소법으로는 국부적인 응력집중으로 인한 비선형성이 충분히 고려되지 못함을 알 수 있었다. 반면에 유한요소-경계요소 조합방법으로는 상대적으로 많은 자유도를 가진 타 방법에 비교하여 합리적인 결과를 얻음을 알 수 있었다. 따라서 시간에 의존되는 비탄성체의 해석에 있어서 조합방법을 사용하면 하중조건과 경계조건에 따르는 구조물의 거동을 합리적으로 예측할 수 있으며, 유한요소와 경계요소의 장점을 살려 보다 효용적인 해석의 수행이 가능할 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.190-200
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• 1991

본 연구에서는 고온에 노출되는 열-점소성 거동의 해석을 위해 소성유동, 크 리프, 응력풀림(stress relaxation)등의 거동을 동시에 다룰 수 있는 통일구성방정식 모델에 대해 논하고 적절한 모델을 선정한다. 이 모델은 미소변형이론에 근거한 것 이므로 구조물의 거동을 소변형률(small strain)과 소회전(small rotation)의 범위내 로 가정하여 해석한다.선정된 모델에 대해서 시간변화율 형태의 방정식으로부터 유 한요소법을 통한 수치화와 사용된 구성방정식을 효율적으로 처리할 수 있는 수치해석 법상의 알고리듬을 제안한다. 제안된 알고리즘을 사용하여 유한요소법 전산코드를 적상하고, 작성된 코드를 이용하여 고온에서 하중을 받는 단순보와 국부적으로 심한 가열을 받는 구조물에 적용하여 고전적인 구성방정식으로 복합적인 해석이 어려웠던 열-점소성 거동을 효과적으로 해석할 수 있음을 보인다. 본 논문은 응력해석에 주안 점을 두었으므로 열해석에 관한 상세한 논의는 가급적 생략하기로 한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제25권12호
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• pp.1933-1943
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• 2001

A micromechanical model is presented for superplasticity in which heterogeneous microstructures are coupled with deformation behavior. The effects of initial distributions of grain size, and their evolutions on the mechanical properties can be predicted by the model. Alternative stress rate models such as Jaumann rate and rotation incremental rate have been employed to analyze uniaxial loading and simple shear problems and the appropriate modeling was studied on the basis of hypoelasticity and elasto-viscoplasticity. The model has been implemented into finite element software so that full process simulation can be carried out. Tests have been conducted on Ti-6Al-4V alloy and the microstructural features such as grain size, distributions of grain size, and volume fraction of each phase were examined for the materials that were tested at different strain rates. The experimentally observed stress-strain behavior on a range of initial grain size distributions has been shown to be correctly predicted. In addition, the effect of volume fraction of the phases and concurrent grain growth were analyzed. The dependence of failure strain on strain rate has been explained in terms of the change in mechanism of grain growth that occurs with changing strain rate.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.153-161
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• 2009

재료 비선형성을 갖는 열탄점소성 손상 문제와 경계 비선형성을 갖는 접촉 문제의 효율적인 해석을 위하여 열탄성 부영역, 열탄점소성/손상 부영역, 공유면, 접촉 공유면에 기반을 둔 영역/경계 분할법을 제안하였다. 대변형과 같은 지하학적 비선형성은 고려하지 않았으며, 영역 및 경계 분할에 관련된 공유면 및 접촉 공유면에서의 연속 구속 조건을 처리하기 위하여 간단한 벌칙 함수 기법을 적용하였다. 결과적으로 재료 및 경계 비선형성은 소수의 부영역과 접촉 경계면에서 계산되는 유한요소 행렬들에 국한된다. 따라서 적절한 해석 알고리듬을 구성하면 대폭적인 효율성 향상이 가능하게 된다. 간단한 수치 실험을 통해서 열탄점소성 손상 및 접촉 해석의 효율성에 관련된 기본적인 특성을 분석하였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제34권4호
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• pp.525-539
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• 2010

Polymer matrix composites are widely used in many engineering applications as they can be customized to meet a desired performance while not only maintaining low cost but also reducing weight. Polymers can experience viscoelastic-viscoplastic response when subjected to external loadings. Various reinforcements and fillers are added to polymers which bring out more complexity in analyzing the timedependent response. This study formulates an integrated micromechanical model and finite element (FE) analysis for predicting effective viscoelastic-viscoplastic response of polymer based hybrid composites. The studied hybrid system consists of unidirectional short-fiber reinforcements and a matrix system which is composed of solid spherical particle fillers dispersed in a homogeneous polymer constituent. The goal is to predict effective performance of hybrid systems having different compositions and properties of the fiber, particle, and matrix constituents. A combined Schapery's viscoelastic integral model and Valanis's endochronic viscoplastic model is used for the polymer constituent. The particle and fiber constituents are assumed linear elastic. A previously developed micromechanical model of particle reinforced composite is first used to obtain effective mechanical properties of the matrix systems. The effective properties of the matrix are then integrated to a unit-cell model of short-fiber reinforced composites, which is generated using the FE. The effective properties of the matrix are implemented using a user material subroutine in the FE framework. Limited experimental data and analytical solutions available in the literatures are used for comparisons.