Finite element analysis for the stress intensity factor (SIF) at the skin/stiffener structure with inclined central crack repaired by composite stiffened panels is developed. A numerical investigation was conducted to characterize the fracture behavior and crack growth behavior at the inclined crack. In order to investigate the crack growth direction, maximum tangential stress (MTS) criterion are used. Also, this paper is to study the performance of the effective bonded composite patch repair of a plate containing an inclined central through-crack. The main objective of this research is the validation of the inclined crack patching design. In this paper, the reduction of stress intensity factors at the crack-tip and prediction of crack growth direction are determined to evaluate the effects of various non-dimensional design parameter including; composite patch thickness and stiffener distance. We report the results of finite element analysis on the stiffener locations and crack slant angles and discuss them in this paper. The research on cracked structure subjected to mixed mode loading is accomplished and concludes that more work using a different approaches is necessary. The authors hope the present study will aid those who are responsible for the repair of damaged aircraft structures and also provide general repair guidelines.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.24
no.9
s.180
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pp.2246-2251
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2000
Adhesive bonding repair methods has been used for a number of decades for construction of damaged structures. In order to evaluate the life of cracked aging aircraft structures, the repair technique which uses adhesively bonded boron/epoxy composite patches is being widely considered as a cost-effective and reliable method. But, this repair method contains many shortcomings. One of these shortcomings, debonding is major issue. When the adhesive shear stress increases, debonding is caused at the end of patch and plate interface. And this debonding is another defect except cracks propagation. In this paper, we assess safety at the cracked AI-plate repaired by Br/Epoxy composite patch. Firstly, from the view of fracture mechanics, reduction of stress intensity factors is determined by the variety of patch feature. Secondly, using the elastic analysis and finite element analysis, the distribution of adhesive shear stresses is acquired. Finally, The problem of how to optimize the geometric configurations of the patch has been discussed.
This paper presents an experimental investigation into the effectiveness of using carbon fibre reinforced polymer (CFRP) and steel plates to repair damaged reinforced concrete (RC) beams with circular web openings at shear zones. It highlights the effectiveness of externally bonded CFRP and steel plates in repairing damaged RC beams by analysing the repaired beams'load capacity, deflection, strain, and failure mode. For the experiment, a total of five beams were used, with one solid beam as a control beam and the other four beams having an opening near the shear zone. Two beams with openings were repaired using inclined and vertical configuration CFRP plates, and the other two were repaired using inclined and vertical configuration steel plates. The results confirm the effectiveness of CFRP and steel plates for repairing damaged RC beams with circular openings. The CFRP and steel plates significantly increase ultimate capacity and reduce deflection under the openings. The inclined configuration of both CFRP and steel plates was more effective than the vertical configuration. Using an inclined configuration not only increases the ultimate capacity of the beams but also changes the mode of failure from shear to flexural.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.25
no.6
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pp.290-293
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2015
Recently, a lot of interest has been shown in structural maintenance managements of civil infrastructures. Many researchers have been conducted on various maintenance techniques and repair materials. Among other fiber materials the carbon fiber materials are especially focused on maintenance management of Highway Bridges. Extensive work has been done on Carbon Fiber Sheet (CFS). Nevertheless, Carbon Fiber Strand Sheet (CFSS) is a newly developed material, on which limited work has been done until now. Therefore, in this study bonding the CFSS to RC slab specimen and fatigue resistance evaluation has been conducted. The results demonstrated an increase of 25.3 times more reinforcement of RC slab compared to non-reinforced RC slab. Moreover, compared to CFS-bonded RC slab, The CFSS-bonded RC slab showed 1.2 times greater reinforcement.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.11
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pp.86-93
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2020
The demand for maintenance in Korea infrastructure facilities constructed since the 1970s has increased significantly compared to the demand for new construction. Moreover, after the Gyeongju and Pohang earthquakes, seismic performance evaluation, repair, and retrofitting projects have been carried out. Therefore, in this study, a specimen was designed following the L-type GFRP Plate Externally Bonded Retrofit method, one among other retrofit methods. The L-type GFRP Plate was bonded to the specimen by epoxy and a washered steel nail. A four-point bending test was performed to confirm the strengthening effect of the Externally Bonded Retrofit method using an L-type GFRP Plate. The strengthening effect of the L-type GFRP plate was proven experimentally, and the behavior of the beam designed following the L-type GFRP Plate Externally Bonded Retrofit method was evaluated according to Korea's "Design Manual & Specification for Strengthening of RC Structures by Advanced Composites System". Furthermore, the effectiveness of the bonding method, a combination of epoxy and washered steel nail, was also checked. The results showed that the design, according to the guidelines mentioned above, predicted the strength of the member well, but the failure mode did not satisfy the design assumption because of unexpected damage to the GFRP plate due to the fixing method, washered steel nail.
PURPOSE. This study evaluated the shear bond strength between 3D printed provisional resin and conventional provisional resin depending on type of conventional provisional resin and different surface treatments of 3D printed resin. MATERIALS AND METHODS. Ninety-six disc-shaped specimens (Ø14 mm × 20 mm thickness) were printed with resin for 3D printing (Nextdent C&B, Vertex-Dental B. V., Soesterberg, Netherlands). After post-processing, the specimens were randomly divided into 8 groups (n=12) according to two types of conventional repair resin (methylmethacrylate and bis-acryl composite) and four different surface treatments: no additional treatment, air abrasion, soaking in methylmethacrylate (MMA) monomer, and soaking in MMA monomer after air abrasion. After surface treatment, each repair resin was bonded in cylindrical shape using a silicone mold. Specimens were stored in 37℃ distilled water for 24 hours. The shear bond strength was measured using a universal testing machine at a crosshead speed of 0.5 mm/min. Failure modes were analyzed by scanning electron microscope. Statistical analysis was done using one-way ANOVA test and Kruskal-Wallis test (α=.05). RESULTS. The group repaired with bis-acryl composite without additional surface treatment showed the highest mean shear bond strength. It was significantly higher than all four groups repaired with methylmethacrylate (P<.05). Additional surface treatments, neither mechanical nor chemical, increased the shear bond strength within methylmethacrylate groups and bis-acryl composite groups (P>.05). Failure mode analysis showed that cohesive failure was most frequent in both methylmethacrylate and bis-acryl composite groups. CONCLUSION. Our results suggest that when repairing 3D printed provisional restoration with conventional provisional resin, repair with bis-acryl composite without additional surface treatment is recommended.
The determination of the stress intensity factor at the crack tip is one of the most widely used methods to predict the fatigue life of aircraft structures. This prediction is more complicated for repaired cracks with bonded composite patch. This study is used to compute the stress intensity factor (SIF) and crack opening displacement (COD) for cracks repaired with single and double-sided composite patches. The effect of the presence of disbond region in adhesive at the crack was taken into consideration. The results show that there is a considerable reduction in the asymptotic value of the stress-intensity factors and the crack opening displacement at the crack tip. The use of a double-sided patch suppresses the bending effect due to the eccentricity of the patch on one side only.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.25
no.12
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pp.2091-2099
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2001
Fatigue crack growth behavior of inclined cracked Al 6061-T6 thick aluminum plate(6mm) repaired with the bonded composite patch was studied. A 0°inclined crack bonded reinforced composite patch and 15°, 30°, 45°, 60°inclined crack plates were tested. The effect of patch and inclined angle were studied and compared to each other. Also we investigated to the crack propagation direction and debonding behavior during the fatigue crack growth test. In this paper. a study was con(ducted to get an fatigue life, fatigue crack growth ratio and crack growth direction. Finally, the effectiveness of composite patch on inclined cracked plate was investigated. The results demonstrated thats there was a definite variation in fatigue life and fatigue crack growth behavior depending on the inclined crack angle.
Errouane, H.;Deghoul, N.;Sereir, Z.;Chateauneuf, A.
Structural Engineering and Mechanics
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v.61
no.3
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pp.325-334
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2017
In the present study, a numerical model for probability analysis of optimal design of fatigue non-uniform crack growth behaviour of a cracked aluminium 2024 T3 plate repaired with a bonded composite patch is investigated. The proposed 3D numerical model has advanced in literatures, which gathers in a unique study: problems of reliability, optimization, fatigue, cracks and repair of plates subjected to tensile loadings. To achieve this aim, a finite element modelling is carried out to determine the evolution of the stress intensity factor at the crack tip Paris law is used to predict the fatigue life for a give n crack. To have an optimal volume of our patch satisfied the practical fatigue life, a procedure of optimization is proposed. Finally, the probabilistic analysis is performed in order to a show that optimized patch design is influenced by uncertainties related to mechanical and geometrical properties during the manufacturing process.
Kim, Sung-Hu;Kim, Kwang-Soo;Han, Kyoung-Bong;Song, Seul-Ki;Park, Sun-Kyu
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.20
no.6
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pp.765-772
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2008
For RC structures, long-term deformation occurs due to the inherent characteristics, which are creep and shrinkage. In terms of serviceability, it is important to limit deflection caused by the deformation to the allowable deflection. In the recent years, various repair and strengthening methods have been used to improve performance of the existing RC structures. One of the typical methods is FRP externally bonded method (EBR). Fiber reinforced polymer (FRP) has been used worldwide as repair and strengthening materials due to its superior properties. Besides, it has to offer improved strengthening performance not only under instantaneous load but sustained load. Therefore, accurate prediction method of deflection for the RC members externally bonded with FRP under sustained load is required. In this paper, three beams were fabricated. Two beams were externally strengthened with one of CFRP plate and GFRP plate respectively. Total three beams were superimposed under sustained load of 25 kN. During 470 days, deflections at midspan were obtained. Moreover, creep coefficients and shrinkage strains were calculated by using ACI-209 code and CEB-FIP code. In order to predict the deflection of the beams, EMM, AEMM, Branson's method and Mayer's method were used. Through the experiment, it was found that the specimen with CFRP plate has the most flexural capacity and Mayer's method is the most precise method to predict total long-term deflections.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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