• Title, Summary, Keyword: 점소성 구성식

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Liquefaction Analysis at Multi-Layered Ground Considering Viscoplastic Effect of Clay (점성토의 점소성 효과를 고려한 다층지반의 액상화 해석)

  • Yoon, Yong-Sun;Lee, Jae-Deuk;Kim, Yong-Seong
    • Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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    • v.55 no.5
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    • pp.59-69
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    • 2013
  • 본 연구에서는 동적 점탄-점소성 구성식에 기초한 다층지반의 1차원 액상화 해석을 수행하였다. 일본 고베 포트아일랜드에서 발생한 1995 Hyogoken Nanbu 지진에 대하여 지반 모델링을 하였으며, 사질토 지반에는 탄소성 모델을, 점성토 지반에는 점탄-점소성 모델 및 탄-점소성 모델을 각각 적용하였다. 본 연구 결과, 모델 지반의 경우 지표 10 m 아래를 전후하여 액상화가 발생하였으며 액상화가 발생한 지반을 통과하는 지진파는 감쇠특성을 나타내고 이 때 전단변형률을 크게 증가시켰다. 또한, 대변형률 영역에서의 점성토의 동적거동 해석에서는 점소성 거동특성이 지배적이므로 점소성 모델의 적용이 중요함을 알 수 있었다. 한편 동적 점탄-점소성 구성모델은 대변형률 영역에서 점성토의 소성변형을 유발하는 대형 지진 발생시 점성토의 증폭 및 감쇠특성 분석에 적용 가능한 모델임을 확인하였다.

Comparison of Semi-Implicit Integration Schemes for Rate-Dependent Plasticity (점소성 구성식의 적분에 미치는 선형화 방법의 영향)

  • Yoon, Sam-Son;Lee, Soon-Bok
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.27 no.11
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    • pp.1907-1916
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    • 2003
  • During decades, there has been much progress in understanding of the inelastic behavior of the materials and numerous inelastic constitutive equations have been developed. The complexity of these constitutive equations generally requires a stable and accurate numerical method. To obtain the increment of state variable, its evolution laws are linearized by several approximation methods, such as general midpoint rule(GMR) or general trapezoidal rule(GTR). In this investigation, semi-implicit integration schemes using GTR and GMR were developed and implemented into ABAQUS by means of UMAT subroutine. The comparison of integration schemes was conducted on the simple tension case, and simple shear case and nonproportional loading case. The fully implicit integration(FI) was the most stable but amplified the truncation error when the nonlinearity of state variable is strong. The semi-implicit integration using GTR gave the most accurate results at tension and shear problem. The numerical solutions with refined time increment were always placed between results of GTR and those of FI. GTR integration with adjusting midpoint parameter can be recommended as the best integration method for viscoplastic equation considering nonlinear kinematic hardening.

Rigid-Body-Spring Network with Visco-plastic Damage Model for Simulating Rate Dependent Fracture of RC Beams (Rigid-Body-Spring Network를 이용한 RC 보의 속도 의존적 파괴 시뮬레이션)

  • Lim, Yun-Mook;Kim, Kun-Hwi;Ok, Su-Yeol
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.265-268
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    • 2011
  • 하중 속도에 따른 콘크리트 재료의 역학적 특성은 구조물의 동적파괴거동에 영향을 미친다. 본 연구는, rigid-body-spring network를 이용하여 파괴해석을 수행하고, 거시적 시뮬레이션에서 속도효과를 표현하기 위하여 점소성 파괴모델을 적용하였다. 보정을 위해서 Perzyna 구성관계식의 점소성 계수들이 다양한 하중속도에 따른 직접인장실험을 통해서 결정되었다. 동정상승계수를 이용하여 하중 속도가 증가함에 따른 강도 증가를 표현하였고 이를 실험결과와 비교하였다. 다음으로 느린 하중속도와 빠른 하중속도에 따라 단순 콘크리트 보와 철근 콘크리트 보에 대한 휨 실험을 수행하였으며, 하중 속도에 따라서 서로 다른 균열 패턴을 관찰할 수 있었다. 빠른 하중은 보의 파괴가 국부적으로 나타나게 만드는데, 이는 속도 의존적 재료의 특성 때문이다. 구조적인 측면에서, 보강재는 느린 하중속도에서 균열의 크기를 줄이고 연성을 높이는 데 큰 영향을 미친다. 본 논문은 속도 의존적 거동에 대한 이해와 동적하중에 대한 보강효과를 제시한다.

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Viscoplastic Solution of Thick Walled Cylinder Considering Axial Constraint (축방향 경계 조건을 고려한 두꺼운 실린더의 점소성 응력해)

  • Yoon, Sam-Son;Lee, Soon-Bok
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.27 no.9
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    • pp.1555-1561
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    • 2003
  • Finite element analysis using modern constitutive equation is one of the most general tools to simulate the deformation behavior and to predict the life of the structure. Constitutive equation becomes complicated so as to predict the material behavior more accurately than the classical models. Because of the complexity of constitutive model, numerical treatment becomes so difficult that the calculation should be verified carefully. One-element tests, simple tension or simple shear, are usually used to verify the accuracy of finite element analysis using complicated constitutive model. Since this test is mainly focused on the time integration scheme, it is also necessary to verify the equilibrium iteration using material stiffness matrix and to compare FE results with solution of structures. In this investigation, viscoplastic solution of thick walled cylinder was derived considering axial constraints and was compared with the finite element analysis. All the numerical solutions showed a good coincidence with FE results. This numerical solution can be used as a verification tool for newly developed FE code with complicated constitutive model.

Analysis of Damaged Material Response Using Unified Viscoplastic Constitutive Equations (통합형 점소성구성식을 이용한 손상재료거동해석)

  • Ha Sang Yul;Kim Ki Tae
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.29 no.2
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    • pp.253-261
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    • 2005
  • In decades, a substantial body of work on a unified viscoplastic model which considers the mechanism of plastic deformation and creep deformation has developed. The systematic scheme for numerical analysis of unified model is necessary because the dominant failure mechanism is the defect growth and coalescence in materials. In the present study, the unified viscoplastic model for materials with defects suggested by Suquet and Michel was employed for numerical analysis. The constitutive equations are integrated based on the generalized mid-point rule and implemented into a finite element program (ABAQUS) by means of user-defined subroutine (UMAT). To evaluate the validity of the developed UMAT code and the assessment of the adopted viscoplastic model, the results obtained from the UMAT code was compared with the numerical reference solution and experimental data. The unit cell analysis also has been investigated to study the effect of strain rate, temperature, stress triaxiality and initial defect volume fraction on the growth and coalescence of the defect.

An Analysis of Deformation on Soft Clay Layer by Model Test (모형실험에 의한 연약점토지반의 변형해석)

  • 강병선
    • Geotechnical Engineering
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    • v.4 no.4
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    • pp.51-60
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    • 1988
  • 기초지반에 대한 응력·변형률관계를 규명하기 위하여 소성론에 기초를 둔 구성방정식이 폭넓게 이용되고 있다. 본문은 성토나 강성기초와 같은 지반구조물을 연약점토지반에 축조하였을 때에 발생하는 변형에 관해 연구코저 한 것이다. 본 연구를 위하여 2차원모형토조를 제작, 재하실험한 시료를 재하실험을통하여 침하, 융기, 측방변위등을 측정하고 이들을 여러구함식과 비교고찰하였다. 구성식으로서는 한계상태개념에 근거를 둔 Cam-clay, Modified Cam-clay그리고 시간의존성을 고려한 탄·정감성 model인 Sakiguchi model을 이용하고 이들을 수치해를 통해 고찰하였다. 본 모형실험에 의하면 변형을 예측하는데 있어서 ModifiedICam-clay model이 Original Cam-clay"model 보다 실측치에 가까웠으며 또한 시간의존성을 고려한 탄·점견성 model인 Sekiguchi model'는 본 실험에서처럼 단기간의 실험에서는 변형의 creep조건을 만족시키지 못하므로 현장조건에 따라 잘- 판단하여 적용하여 야할 것으로 판단 된다.

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A study on the Consolidation Characteristic of Cohesive Soil by Plastic Index (소성지수에 따른 점성토의 압밀특성에 관한 연구)

  • Kim, Chan-Kee;Cho, Won-Beom;Lee, Seung-Lun;Choi, Woo-Jung
    • Journal of the Korean Geotechnical Society
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    • v.24 no.8
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    • pp.99-109
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    • 2008
  • The standard consolidation tests using the incremental loading technique test (IL) were performed on remolded normal consolidation and undisturbed clay samples to find out the effects of plastic index and loading period on consolidation in this study. The remolded samples used were prepared by mixing Gunsan-Samangum clay with bentonite so that they may have plasticity indexes of 15, 30, 45, and 60%, respectively. The undisturbed clay samples were collected from Inchon, Kwangyang, and Uoolsan. The samples were tested at the condition of 4 different loading periods (1, 2, 4, and 8 days). Settlement, coefficient of consolidation, compression index, secondary compression index, and pore water pressure characteristics were investigated from the plastic index and loading period aspects, and the compression index, coefficient of consolidation, and secondary compression index were formulated in terms of the plastic index and loading. To verify the applicability of proposed equations, the settlements obtained from Terzaghi's theory, modified Cam-Clay model (elasto-plastic model), and the Sekiguchi model (elasto-viscoplastic mode) were compared with the test results. The comparison indicates that the Sekiguchi model incorporating the secondary consolidation characteristic well predicts the results.

Comparison of Stain Rate-Dependent Consolidation Behaviors of Olga-C Embankment with and without Vertical Drains (배수재 설치 및 미설치 구역으로 구성된 Olga-C 성토지반의 변형률 속도 의존적인 압밀거동 비교)

  • Kim, Yun-Tae
    • Journal of the Korean Geotechnical Society
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    • v.16 no.3
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    • pp.39-46
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    • 2000
  • 본 논문에서는 배수재가 설치된 구역과 설치되지 않은 구역으로 구성된 Olga-C 시험성토지반의 변형률속도 의존적인 압밀거동을 서술하였다. 배수재가 설치된 지반이 압밀거동에 대한 변형률속도의 영향을 해석하기 위하여 응력-변형률-변형률 속도의 관계식(v-$\varepsilon$v- v)을 이용한 축대칭 비선형 점소성 모델을 제안하였다. 제안된 모델은 실험실과 현장의 변형률속도 차이뿐만 아니라 간극수압의 소산과 생성의 복합적인 압밀과정을 고려할 수 있다. 연직 및 반경방향의 배수효과에 의해 배수재가 설치된 지반(Zone B)에서 유발되는 변형률 속도는 배수재가 설치되지 않은 연약지반 (Zone A)의 변형률 속도보다 크다. 유발된 변형률 속도의 영향으로 Zone B의 선행압밀하중도 Zone A에서 유발되는 선행압밀하중보다 크다. Olga-C 지역의 Zone A 에서는 응력완화효과가 유발되지만, Zone B에서는 응력완화효과가 유발 되지 않았다.

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액체금속로 고온 구조물의 크립-피로 손상평가 방법 비교 분석

  • Kim, Jong-Beom;Lee, Hyeong-Yeon;Yoo, Bong;Yoon, Sam-Son
    • Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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    • pp.823-830
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    • 1998
  • 본 연구에서는 미국, 프랑스, 일본의 고온구조 설계지침서의 크립-피로 손상평가 방법을 살펴보고 고온하중을 받는 불연속 구조물에 대하여 범용 유한요소 해석코드인 ANSYS와 ABAQUS를 이용한 열전달 및 응력해석을 수행하여 각국의 코드 절차에 따른 크립-피로 손상 평가를 하였다. 이들 결과를 점소성 비탄성 구성식을 적용한 비탄성해석 결과와 비교평가하였다. 본 연구에서 분석한 불연속 구조물의 경우에 대한 평가 결과 미국의 ASME Subsection NH에 의한 방법이 비탄성 해석결과에 가장 가까운 결과를 주며, 일본의 BDS에 따른 평가방법은 적용성이 가장 편리함을 알 수 있었다.

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Behavior Characteristics of Embankment Foundation Based on Elasto-Viscoplastics Analysis (성토기초지반의 탄.점소성 거동 특성)

  • ;;Li Guang Fan
    • Journal of the Korea Institute of Building Construction
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    • v.1 no.1
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    • pp.151-159
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    • 2001
  • This study was performed to investigate the effect of time-dependent creep on the deformation. In the analysis, modified Cam-Clay model was adopted to describe the elastic-plastic behavior of clayey soil. In order to consider effect of creep, the secondary coefficient of consolidation $\alpha$ was supplemented to modified Cam-Clay model. To examine the reliability of the program which is developed in this study, the estimated values by this program were compared with the experimental results. The results of the analysis were in good agreement with the observed values in the field.

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