A fixed-point iteration is proposed to integrate the stress and state variables in the incremental analysis of plastic deformation. The Conventional Newton–Raphson method requires a second-order derivative of the yield function to generate a complicated code, and the convergence cannot be guaranteed beforehand. The proposed fixed-point iteration does not require a second-order derivative of the yield function, and convergence is ensured for a given strain increment. The fixed-point iteration is easier to implement, and the computational time is shortened compared with the Newton–Raphson method. The plane-stress condition is considered for the biaxial loading conditions to confirm the convergence of the fixed-point iteration. 3-dimensional tensile specimen is considered to compare the computational times in the ABAQUS/explicit finite element analysis.

The plastic deformation behavior of additively manufactured anisotropic structures are analyzed using the finite element method (FEM). Hill’s quadratic anisotropic yield function is used, and a modified return-mapping method based on dual potential is presented. The plane stress biaxial loading condition is considered to investigate the number of iterations required for the convergence of the Newton-Raphson method during plastic deformation analysis. In this study, incompressible plastic deformation is considered, and the associated flow rule is assumed. The modified returnmapping method is implemented using the ABAQUS UMAT subroutine and effective in reducing the number of iterations in the Newton-Raphson method. The anisotropic tensile behavior is computed using the 3-dimensional FEM for two tensile specimens manufactured along orthogonal additive directions.

Cu/PET composite films are widely used in a variety of wearable electronics. Lifetime of the electronics is determined by adhesion between the Cu film and the PET substrate. The formation of an anisotropic nanostructure on the PET surface by surface modification can enhance Cu/PET interfacial adhesion. The shape and size of the anisotropic nanostructures of the PET surface can be controlled by varying the surface modification conditions. In this work, the effect of Cu/PET interface nanostructures on the failure mechanism of a Cu/PET flexible composite film is studied. From observation of the morphologies of the anisotropic nanostructures on plasma-treated PET surfaces, and cross-sections and surfaces of the fractured specimens, the Cu/PET interface area and nanostructure width are analyzed and the failure mechanism of the Cu/PET film is investigated. It is found that the failure mechanism of the Cu/PET flexible composite film depends on the shape and size of the plasmatreated PET surface nanostructures. Cu/PET interface nanostructures with maximal peel strength exhibit multiple craze-crack propagation behavior, while smaller or larger interface nanostructures exhibit single-path craze-crack propagation behavior.

본 연구에서는 우라늄 폐촉매 처리 공정에서 발생하는 우라늄 함유 폐기물 대상으로 유리-세라믹 매질 구조의 대형 디스크 소결체 형태로 제작 시, 최종 제작된 소결체의 비등방향 수축 특성 및 변형율 변화를 연구하였다. 본 연구에서는 최대 직경 40 cm를 갖는 다양한 크기 원형 디스크 형태와 원형 디스크의 1/4 크기의 부채꼴 형 소결체를 제작하여 이들의 비등방성 수축 특성을 평가하였다. 60 MPa 압력하에서 만들어지는 성형체는 소결 시 성형체의 크기 및 형태에 관계없이 높은 등방성 수축하였다. 제조된 전체 소결체에 대한 비등방성율은 평균 1.6%이었고 이때 평균 부피 감용율은 37.4% 이었다. 이러한 결과 로부터 국내에서 발생한 우라늄 폐촉매를 처리하기 위한 공정에서 발생하는 우라늄 함유 폐기물은 대형 디스크 형태의 유리-세라믹 매질 형태로 고형화함으로써 높은 안정성과 부피감용 효과를 가지며 200 L 드럼에 포장될 수 있음이 확인되었다.

이방성 입자는 독특한 물리적 특성 때문에 다양한 분야에서 발표되고 있다. 여기서, 이방성 도토리구조 나노 입자를 제조하기 위해 새로운 동적 상분리 방법이 도입된다. 동적 상분리 방법은 용제 증발 및 무용제에 의한 침전으로 구성된다. 하부층은 비용매 희석제로서 물을 공급함으로써 제어되며, 상부층의 상분리는 휘발성 용매의 확산 및 증발에 의존한다. 이 상태에서, 도토리 형 입자가 제조되었다. 물이 채워진 밀폐된 상자(자발적 상분리)하에서, 단분산 폴리스틸렌 입자가 합성되었다. 동적 상분리와 자발적 상분리가 공존할 때, 캡과 입자의 크기가 변경되었다. 또한, 폴리스틸렌 용액의 부피는 입자 형상에 영향을 미친다. 독특한 구조가 다양한 응용 분야에 활용될 수 있기 때문에 멤브레인 기반의 제어된 물 공급과 같은 첨단 기술이 개발되면 단분산의 도토리와 같은 입자가 제조될 수 있을 것이다.

A progressive failure analysis procedure for composite laminates is developed in here and in the companion paper. An anisotropic plastic constitutive model for fiber-reinforced composite material, is developed, which is simple and efficient to be implemented into computer program for a predictive analysis procedure of composites. In current development of the constitutive model, an incremental elastic-plastic constitutive model is adopted to represent progressively the nonlinear material behavior of composite materials until a material failure is predicted. An anisotropic initial yield criterion is established that includes the effects of different yield strengths in each material direction, and between tension and compression. Anisotropic work-hardening model and subsequent yield surface are developed to describe material behavior beyond the initial yield under the general loading condition. The current model is implemented into a computer code, which is Predictive Analysis for Composite Structures (PACS), and is presented in the companion paper. The accuracy and efficiency of the anisotropic plastic constitutive model are verified by solving a number of various fiber-reinforced composite laminates with and without geometric discontinuity. The comparisons of the numerical results to the experimental and other numerical results available in the literature indicate the validity and efficiency of the developed model.

본 논문에서는 단일 센서와 공간집속 신호처리 기술로 시간 역전과 인버스 필터링을 이용하여 이방성 평판에 서 충격 위치를 결정할 수 있는 탐상법을 다루었다. 유한 평면에서 굽힘 파의 운동 방정식을 유도하여, 그 식을 통해 얻어진 데이터를 기반으로 해석적인 시뮬레이션을 통해 시간 역전과 인버스 필터링의 시간 집속 효과를 확 인하고 충격 위치와 그 주변에서 신호의 공간 집속 효과를 관찰하고 충격 위치 결정에 영향을 미칠 수 있는 인자 들(총 수신시간, 샘플링 주파수)에 대해 살펴보았다. 그리고 충격원의 위치에 따른 2차원 결과를 제시하고, 실제 충격 위치를 정확하게 결정할 수 있음을 확인하였다. 여기서 제안한 방법은 기존의 충격 위치 결정법에 비해 많은 장점을 갖고 있다. 첫 번째로 단일 센서를 사용하는 것과 시험체의 형상과 물성을 몰라도 된다는 점이다. 또한 판 에서와 같이 분산성에 의한 다중모드 파동이 발생하는 경우에도 특정 모드나 주파수에 의존할 필요가 없다.

This study presents a governing equations of bending behavior of anisotropic sandwich plates with multi-layered laminated composite faces. Based on zig-zag models for through thickness deformations, the shear deformation of composite faces is included. All edges of plate are assumed to be simply supported. Results of the bending analysis under lateral loads are presented for the influence of various lay up sequences of antisymmetric angle-ply laminated faces. The accuracy of the approach is ascertained by comparing solutions from the sandwich plates theory with composite faces to the laminated plates theory. Since the present analysis considers the bending stiffness of the core and also the transverse shear deformations of the laminated faces, the proposed method showed higher than that calculated according to the general laminated plates theory. The information presented might be useful to design sandwich plates structure with polymer matrix composite faces.

In this study, it is presented analysis results of bending problems in the anisotropic cantilever thick plates and the anisotropic laminated cantilever thin plates bending problems. Finite element method in this analysis was used. Both Kirchoff's assumptions and Mindlin assumptions are used as the basic governing equations of bending problems in the anisothotropic laminated plates. The analysis results are compared between the anisotropic laminated cantilever thick plates and the anisotropic laminated cantilever thin plates for the variations of thickness-width ratios.

본 연구에서는 비등방성 적층 캔틸레버 박판 및 후판의 휨문제에 대한 해석결과를 제시하였다. 수치해석방법으로 는 유한요소법을 사용하였으며, 비등방성 적층 캔틸레버 판의 휨문제에 대한 지배방정식은 Kirchhoff 가정에 의 한 박판이론과 Mindlin 가정에 의한 후판이론을 이용하여 유도하였으며 판의 폭-두께비의 변화에 따른 해석결과 를 비교검토하였다.

This paper is presented for the analysis results of the bending problems of the anisotropic cylindrical shells. In the numerical analysis of various mechanical problems involving complex partial differential equations, Finite element method is used to analyze the governing equations of anisotropic cylindrical shells. Both thin shell theory and thick shell theory are used as the basic governing equations of bending problems in the anisotropic cylindrical shells. The analysis results are compared between the anisotropic thick cylindrical shells and the anisotropic thin cylindrical shells. The results of this study will be contribute to analyze the bending behavior of anisotropic cylindrical shells.

이 논문에서는 아스팔트 도로 설계에 필요한 기층골재 재료의 비선형 이방성을 고려한 연결함수를 개발하였다. 기층이 비선형 이방성 거동으로 해석되어졌을 경우, 선형 등방성 거동으로 해석되어질 때 나타나는 기층 하부내의 인장력을 감소시켜 보다 현실적인 응력분포를 보이게 된다. 그러나 현재까지 개발된 연결함수들은 대부분 기층이 선형 등방성 거동으로 해석하여 개발된 것이므로, 비선형 이방성 거동을 근간으로 하는 연결함수의 개발이 현실적인 도로 설계를 위해 필요하다. 이 논문에서 개발된 연결함수를 이용하여 도로를 설계한 결과 AASHTO의 연결함수를 이용하여 설계했을 경우보다, 기층 두께가 25mm 감소되는 결과를 보였으며, 이는 AASHTO 도로 설계가 보수적인 설계라는 것을 입증하였다.

본 연구에서는 3절점 요소와 4절점 요소를 가지는 비등방성 절판 구조물의 처짐 해석을 수행한다. 절판 구조물을 해석할 때 4절점 요소뿐만 아니라 3절점 요소의 사용이 필요한 경우가 발생하게 된다 그러나 3절점 요소를 사용하는 것은 간단하지 않다. 그러므로 본 연구에서 사용한 3절점 요소는 4절점 요소에서 절점을 감소시키는 방법을 사용하여 계산 과정의 편의성과 3절점 요소의 사용으로 인한 복잡성을 피할 수 있다. 이러한 방법을 고차 전단변형이론에 적용하기 위하여 Lagrangian 보간함수만을 사용한다. 또한 해석과정의 편의성 및 정확성을 위하여 면내회전각 자유도를 도입한다. 특히 본 논문에서는 3절점 및 4절점 요소의 사용에 의한 비등방성 복합적층 절판 구조물의 거동 특성을 분석하며 이에 대한 영향을 다양한 매개변수를 통하여 상세히 규명하고자 한다.

The behaviour of steel powder compacts during sintering has been investigated by dilatometry and X-ray computed microtomography. Dilatometry measurements showed that the anisotropic deformation results from various phenomena arising at different moments of the cycle including the delubrication stage. Microtomography provided 3D images of the microstructure induced by prior die pressing and its changes throughout sintering. Finally a schematic description of the main phenomena responsible for the deformation of metal powder compacts during sintering is proposed.

Anisotropic constitutive equations for sintering of metal powder compacts have been formulated from a linear viscous transversely-isotropic model in which an anisotropic sintering stress has been introduced to describe free sintering densification kinetics. The identification of material parameters defined in the model, has been achieved from thermomechanical experiments performed on 316L stainless steel warm-compacted powder in a dilatometer allowing controlled compressive loading.

본 연구에서는 경계 요소법을 이용하여 2차원 비등방성 탄성체의 손상 규명을 수행한다. 경계에서의 적분항만을 포함하는 본 수치모델은 1차원으로 줄게된다. 이러한 장점은 특히 균열 역학과 같은 문제에 있어서 중요한 의미를 갖는다. 또한 일정 영역을 분할하는 기법을 피함으로서 수치해석 과정을 간편하고 효율적으로 수행할수 있기 때문에 역문제 해결에 있어서 장점을 갖는다. 본 연구에서는 기존의 등방성 재료에 대한 비파괴 추정기법을 복합신소재와 같은 비등방성 재료로 이루어진 탄성체의 해석에 대하여 확장한다. 먼저 경계요소법에 의한 수치모델의 타당성을 기존의 문헌과 비교 검증하며, 서로 다른 특성을 보이는 비등방성 형식의 변화에 따라 실제 측정시 발생하는 노이즈 영향을 분석한다. 수치예제는 적층 형태 및 하중조건에 대하여 수행하며, 결함 추정에 미치는 적층 형태의 영향을 시험한다.

The structural behaviors of anisotropic laminated shells are quite different from that of isotropic shells, Also, the classical theory of shells based on neglecting transverse shear deformation is invalid for laminated shells. Thus, to obtain the more exact behavior of laminated shells, effects of shear deformation should be considered in the analysis. As the length of x-axis or y-axis is increase, the effects of transverse shear deformation are decrease because the stiffness for the axis according to the increasing of length is large gradually. In this paper, the governing equations for anisotropic laminated shallow shell including the effects of shear deformation are derived. And then, by using Navier's solutions for shallow shells having simple supported boundary, extensive numerical studies for anisotropic laminated shallow shells were made to investigate the effects of shear deformation for 3 typical shells. Also, static analysis is carried out for cross-ply laminated shells considering the effects of various geometrical parameters, e,g., the shallowness ratio, the thickness ratio and the ratio of a(length of x-axis)-to-b(length of y-axis). The results are compared with existed one and show good agreement.