Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.22
no.6
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pp.553-564
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2022
Concrete is a representative composite material that shows excellent performance in the construction field. However, it is a brittle and nonhomogeneous material and exhibits weak behavior against bending and tensile forces. To compensate for such weakens, fiber reinforcement has been utilized, and steel fiber has been recognized as one of the best material for such purpose. However, steel fiber can seriously affect the durability of concrete exposed to the marine environment due to the corrosion caused by chlorine ions. This study intended to evaluate the mechanical performance of steel fiber reinforce concrete during and after repeated wet/dry cycles in salt solution. According to the experimental results, there was no reduction in the relative dynamic modulus of concrete during the repeated wet/dry cycles in salt solution for 37 weeks. Flexural strength was not decreased after completion of repeated wet/dry cycles in salt solution. There was no sign of corrosion in steel fibers after visual observation of fractured surface. However, the flexural toughness was decreased, and this is because about half of the concrete specimen showed failure before reaching the maximum displacement of 3 mm. Although repeated wet/dry cycles in salt solution did not cause cracks in concrete through corrosion of steel fibers, specific attention is required because it can reduce flexural toughness of steel fiber reinforced concrete.
In vitro studies are essential to predict the clinical performance of ceramic widely used as restorative materials. Traditional experiments such as fracture toughness and flexural strength have been used to evaluate the properties of brittle ceramics. However, these experiments have a limitation that the load conditions, failure patterns, and load values at which failure occurs are not similar to human occlusal force ranges or clinical failures. On the other hand, the edge chipping test (ECT), which was recently introduced to study chipping fracture of ceramics, has similar failure patterns to clinical trials. In addition, the failure loads from ECT were similar to human occlusal force. ECT can be usefully used in the study of ceramic properties. In this literature review, a more clinically meaningful experimental study of ceramics by examining the meaning and limitations of traditional ceramic failure tests and comparing them with ECT.
Kim, Yong-Bin;Kim, Min-Zy;Arepalli, Devipriyanka;Cho, Churl-Hee
Membrane Journal
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v.32
no.2
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pp.150-162
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2022
In the field of water treatment and pharmaceutical bio an alumina hollow fiber membrane used for mixture separation. However, due to the lack of strengths it is very brittle to handle and apply. Therefore, it is necessary to study and improve the bending strength of the membrane to 100 MPa or more. In this study, as the mixing ratio of the nano-particles increased to 0, 1, 3, and 5 wt%, the viscosity of the fluid mixture increased. The pore structure of the hollow membrane produced by interrupting the diffusion exchange rate of the solvent and non-solvent during the spinning process suppresses the formation of the finger-like structure and gradually increases the ratio of the sponge-like structure to improve the membrane mechanical strength to more than 100 MPa. As a result, an interparticle space was ensured to improve the porosity of the sponge-like structure with high permeability, and it showed excellent N2 permeability of about 100000 GPU and high water permeability of 3000 L/m2 h. Therefore, it can be concluded, that the addition of γ-Al2O3 nanoparticles as sintering aid is an important method to enhance the mechanical strength of the α-alumina hollow fiber membrane to maintain high permeability.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.26
no.6
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pp.64-72
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2022
In this study, in order to confirm the seismic performance of reinforced concrete frames retrofitted with Wall Friction Damper(WFD), the test was conducted by setting two-story Reinforced concrete frames (reference specimen, OMF-N and specimen retrofitted with internal H-shaped steel frame and WFD, OMF-ALL(H)) as main variables. The WFD Seismic Retrofit Method is a mixture of strength improvement and energy dissipation methods. To prevent the pre-destruction of existing structure by friction force before sufficient energy dissipation of WFD, the internal H-shaped steel frame and chemical anchor that penetrates the side of the beam were used to install WFD. According to the test results, the OMF-N specimen showed an brittle failure pattern caused by the shear force of the R/C column after the maximum strength was expressed. The OMF-ALL(H) specimen showed that the reduction of pinching effect and the failure of the RC column occurred. Also, the maximum strength, cumulative energy dissipation and ductility of OMF-ALL(H) increased 3.01 times, 7.2 times and 1.72 times for OMF-N. As a results, test results revealed that the WFD Seismic Retrofit Method installed on Reinforced concrete structure improves the seismic performance and the strengthening effect is valid.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.26
no.6
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pp.238-246
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2022
This paper summarizes the development and evaluation of the reinforcement details of CFRP plates to improve the bending performance of wooden beams. In this study, the reinforcing technology using high-strength bolts for the end of beam were developed as reinforcement details for reinforcing wooden beams with CFRP plates by EBM method. In order to evaluate the bending performance, a bending test was conducted for the specimens with details of reinforcement such as the EBM method and the NSM method. From the experimental results, the EBM specimens without end restraints had both the CFRP plate attachment failure and the splitting failure of the wood. In the load-displacement curve, the non-reinforced specimens exhibited linear elastic behavior and then brittle fracture after the maximum load. The maximum load of the specimens reinforced by the EBM method increased by 31.5~63.0% compared to the non-reinforced specimens, and the maximum load according to the end restraints of the high-strength bolts increased by 24.0%. Based on the reinforcement amount of the same CFRP plate, EBM reinforcement was 2.67 times larger in maximum load increase rate than NSM reinforcement.
Knowledge of the failure behavior of friction materials considering their intermediate principal stress is related to an understanding of situations where these materials might be used: for example, the stability of deep-seated boreholes and fault slip analysis. This study designed equipment for physically implementing true triaxial compression and used it to assess specimens of plaster, a friction material. The material's mechanical behaviors are discussed based on the results. The applicability of the 3D failure criteria are also reviewed. The tested specimens were molded cuboids of width, length, and height 52, 52, and 104 mm, respectively. A total of 24 true triaxial compression tests were performed under various combinations of 𝜎3 and 𝜎2 conditions. Conventional uniaxial and triaxial compression tests were employed to estimate the mechanical properties of the plaster for use as parameters for 3D failure criteria. Examining the stress-strain relations of the plaster materials showed that a large difference between the intermediate principal stress and the minimum principal stress indicated strong brittle behavior. The mechanical behavior of the plaster used here reflects the change of intermediate principal stress. Nonlinear multiple regression analysis on the test data in the principal space showed that the modified Wiebols-Cook failure criterion and the modified Lade failure criterion were the most suitable 3D failure criteria for the tested plaster.
Yeon-Jae Jeong;Hee-Tae Kim;Jeong-Dae Kim;Jeong-Hyun Kim;Seul-Kee Kim;Jae-Myung Lee
Composites Research
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v.36
no.4
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pp.246-252
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2023
A secondary barrier made of glass fiber reinforced composites has been installed infinitely using automatic bonding machine(ABM) in membrane type LNG cargo containment system (CCS). At the same time, significant thermal stress due to cryogenic heat shrinkage has occurred in the composite on the non-bonding area between the adhesive fixation at both ends. There have been studies from the perspective of structural safety evaluation taking this into account, but none that have analyzed mechanical property taking an prolonged length into account. In this study, 2-parameter Weibull distribution statistical analysis was used to standardize reliable mechanical property for actual length, taking into account the composite's brittle fracture of ceramic material with wide fracture strength dispersion. Related experimental data were obtained by performing uniaxial tensile tests at specific temperatures below cryogenic condition considering LNG environment. As a result, the mechanical strength increased about 1.5 times compared to -20℃ at -70℃ and initial non-linear behavior of fiber stretched was suppressed. As the temperature decreased until the cryogenic, the mechanical strength continued to increase due to cold brittleness. The suggested mechanical property in this study would be employed to secure reliable analysis support material property when assessing the safety of secondary barrier's structures.
The behavior of fiber-reinforced cemented sands (FRCS) was studied to improve a brittle failure mode observed in cemented sands. Nak-dong River sand was mixed with ordinary Portland cement and a Polyvinyl alcohol (PVA) fiber. A PVA fiber is widely used in concrete and cement reinforcement. It has a good adhesive property to cement and a specific gravity of 1.3. A PVA fiber has a diameter of 0.1 mm that is thicker than general PVA fiber for reinforced cement. Clean Nak-dong River sand, cement and fiber at optimum water content were compacted in 5 layers giving 55 blows per layer. They were cured for 7 days. Cemented sands with a cement/sand ratio of 4% were fiber-reinforced at different locations and tested for unconfined compression tests. The effect of fiber reinforcement form and distribution on strength was investigated. A specimen with evenly distributed fiber showed two times more strength than not-evenly reinforced specimen. The strength of fiber-reinforced cemented sands increases as fiber reinforcement ratio increases. A fully reinforced specimen was 1.5 times stronger than a specimen reinforced at only middle part. FRCS behavior was controlled not only by a dosage of fiber but also by fiber distribution methods or fiber types.
Poly-lactic acid (PLA) is the most promising polymer in additive manufacturing as an alternative to acrylonitrile butadiene styrene (ABS). Since it is produced from renewable resources such as corn starch and sugar beets, it is also biocompatible and biodegradable. However, PLA has a couple of issues that limit its use. First, it has a comparatively low glass transition temperature of around 60 ℃, such that it exhibits low thermal resistance. Second, PLA has low impact strength because it is brittle. Due to these problems, scientists have found methods to improve the crystallinity and ductility of PLA. Polyethylene glycol (PEG) is one of the most studied plasticizers for PLA to give it chain mobility. However, the blend of PLA and PEG becomes unstable, and phase separation occurs even at room temperature as PEG is self-crystallized. Thus, it is necessary to investigate the optimal mixing ratio of PLA-PEG at the molecular scale. In this study, molecular dynamics will be conducted with various ratios of L-type PLA (PLLA) or DL-type PLA-PEG (PDLA-PEG) systems by using BIOVIA Materials Studio.
Park, Sung-Sik;Kim, Young-Su;Choi, Sun-Gyu;Shin, Shi-Eon
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.4C
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pp.213-220
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2008
A study on cemented sand reinforced with short fibers was carried out to improve its unconfined compressive strength and brittle behavior. Nak-dong River sand was mixed with Portland cement and polyvinyl alcohol (PVA) fibers. A PVA fiber widely used for concrete reinforcement is randomly distributed into cemented sand. Nak-dong River sand, cement and fibers with optimum water content were compacted in 5 layers and then cured for 7 days. The effect of fiber reinforcement rather than cementation was emphasized by using a small amount of cement. Weakly cemented sand with a cement/sand ratio less than 8% was fiber-reinforced with different fiber ratios and tested for unconfined compression tests. The effect of fiber ratio and cement ratio on unconfined compressive strength was investigated. Fiber-reinforced cemented sand with 2% cement ratio showed up to six times strength to non-reinforced cemented sand. Because of ductile behavior of fiber-reinforced specimens, an axial strain at peak stress of specimens with 2% cement ratio increases up to 7% as a fiber ratio increases. The effect of 1% fiber addition into 2% cemented sand on friction angle and cohesion was analyzed separately. When the fiber reinforcement is related to friction angle increase, the 8% of applied stress transferred to 1% fibers within specimens.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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