The mechanical behavior of the brittle material samples containing the internal and edge cracks are studied under direct shear tests. It is tried to investigate the effects of stress interactions and stress intensity factors at the tips of the pre-existing cracks on the failure mechanism of the bridge areas within these cracks. The direct shear tests are carried out on more than 30 various modeled samples each containing the internal cracks (S models) and edge cracks (E models). The visual inspection and a low power microscope are used to monitor the failure mechanisms of the tested samples. The cracks initiation, propagation and coalescences are being visualized in each test and the detected failure surfaces are used to study and measure the characteristics of each surface. These investigations show that as the ratio of the crack area to the total shear surface increases the shear failure mode changes to that of the tensile. When the bridge areas are fixed, the bridge areas in between the edge cracks have less strength than those of internal cracks. However, the results of this study show that for the case of internal cracks as the bridge area is increased, the strength of the material within the bridge area is decreased. It has been shown that the failure mechanism and fracture pattern of the samples depend on the bridge areas because as the bridge area decreases the interactions between the crack tip stress fields increases.
Haeri, Hadi;Sarfarazi, Vahab;Zhu, Zheming;Marji, Mohammad Fatehi
Smart Structures and Systems
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v.22
no.6
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pp.663-673
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2018
In this study, the effect of particle size on the cracks propagation and coalescence or cracking pattern of the edge notched disc specimens are investigated. Firstly, calibration of PFC3D was performed using Brazilian experimental test output. Then micro parameters were used to build edge notched disc specimen. The horizontal wall of the assembly is let to move downward with a standard low speed of 0.016 m/s. The numerical results show that the tensile cracks are dominant failure pattern for the modeled discs. These tensile cracks initiate from the pre-existing notch tip and propagate parallel to the loading direction then interact with the upper boundary of the modeled specimen. As the size of the balls (ball diameter) decrease the number of tensile cracks increase. The tensile fracture toughness of the samples also decreases as the particle size increases. Understanding the crack propagation and crack coalescence phenomena in brittle materials such as concretes and rocks is of paramount importance in the stability analyses for engineering structures such as rock slopes, underground structures and tunneling.
A cracked composite specimen, comprised of an epoxy and an aluminium plate, was fractured under a tensile load. In this paper, two crack configurations were investigated. The first was an artificial center crack positioned in the epoxy plate parallel to the material interface. The other was for two edge cracks in the epoxy plate, again, parallel to the interface. A tensile test was carried out by gradually increasing the applied load and it was verified that the cracks always moved suddenly in an outward direction from the interface. The d/a ratio was gradually reduced to zero, and it was confirmed that the maximum stress intensity factor value for the artificial center crack, $K_{{\theta}{\theta}}^{max}$, approached that of an artificial interface crack,$K_{{\theta}{\theta}}^{ifc\;max}$ (where: 2a is the crack length and d is the offset between the crack and interface). The same phenomenon was also verified for the edge cracks. Specifically, when the offset, d, was reduced to zero, the maximum stress intensity factor value, $K_{{\theta}{\theta}}^{max}$, approached that of an artificial interface edge crack.
Coverglass of electronic equipments is thinner and slimmer, so the glass must have good bending strength. In these days, the polishing edge of glass is used by solid tool like grinding wheel. But solid tool leave micro crack or edge chipping in edge of glass. MR polishing is an optimal method by polishing edge of glass. MR polishing is used MR fluid that is a liquid tool. MR polishing doesn't leave tool path or residual stress, micro crack and edge chipping unlike grinding wheel polishing. In this paper, the results of grinding and MR polishing were compared and analyzed to improve bending strength by minimizing edge chipping of cover glass. It was derived that the depth and size of cracks have a significant influence on the bending strength of the glass edge. The edges of the glass using MR grinding were analyzed to have a better surface and higher bending strength than the glass using abrasive wheel grinding. It was confirmed that MR polishing had an effect on strength improvement by effectively removing cracks in the specimen.
Korean Journal of Construction Engineering and Management
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v.25
no.2
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pp.36-44
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2024
This paper presents the application of Convolutional Neural Networks (CNNs) and Region of Interest (ROI) techniques for concrete crack analysis. Surfaces of concrete structures, such as beams, etc., are exposed to fatigue stress and cyclic loads, typically resulting in the initiation of cracks at a microscopic level on the structure's surface. Early detection enables preventative measures to mitigate potential damage and failures. Conventional manual inspections often yield subpar results, especially for large-scale infrastructure where access is challenging and detecting cracks can be difficult. This paper presents data collection, edge segmentation and ROI techniques application, and analysis of concrete cracks using Convolutional Neural Networks. This paper aims to achieve the following objectives: Firstly, achieving improved accuracy in crack detection using image-based technology compared to traditional manual inspection methods. Secondly, developing an algorithm that utilizes enhanced Sobel edge segmentation and ROI techniques. The algorithm provides automated crack detection capabilities for non-destructive testing.
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.8
no.3
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pp.25-30
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2001
The stress intensity factors for edge cracks located at the bonding interface between the semiconductor chip and the adhesive layer subjected to a uniform transverse tensile strain are investigated. Such cracks might be generated due to a stress singularity in the vicinity of the free surface. The boundary element method (BEM) is employed to investigate the behavior of interface stresses. The amplitude of complex stress intensity factor depends on the crack length, but it has a constant value at large crack lengths. The rapid propagation of interface crack is expected if the transverse tensile strain reaches a critical value.
An analytical-computational method along with finite element analysis (FEA) has been employed to analyse the dynamic behaviour of deteriorated structures excited by time- varying mass. The present analysis is focused on the comparative study of a double cracked beam with inclined edge cracks and transverse open cracks subjected to traversing mass. The assumed computational method applied is the fourth order Runge-Kutta method. The analysis of the structure has been carried out at constant transit mass and speed. The response of the structure is determined at different crack depth and crack inclination angles. The influence of the parameters like crack depth and crack inclination angles are investigated on the dynamic behaviour of the structure. The results obtained from the assumed computational method are compared with those of the FEA for validation and found good agreements with FEA.
Haeri, Hadi;Sarfarazi, Vahab;Zhu, Zheming;Moradizadeh, Masih
Computers and Concrete
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v.22
no.4
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pp.373-381
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2018
Hollow center cracked disc (HCCD) in Brazilian test was modelled numerically to study the crack propagation in the pre-cracked disc. The pre-existing edge cracks in the disc models were considered to investigate the crack propagation and coalescence paths within the modelled samples. The effect of particle size on the hollow center cracked disc (HCCD) in Brazilian test were considered too. The results shows that Failure pattern is constant by increasing the ball diameter. Tensile cracks are dominant mode of failure. These crack initiates from notch tip, propagate parallel to loading axis and coalescence with upper model boundary. Number of cracks increase by decreasing the ball diameter. Also, tensile fracture toughness was decreased with increasing the particle size. In this research, it is tried to improve the understanding of the crack propagation and crack coalescence phenomena in brittle materials which is of paramount importance in the stability analyses of rock and concrete structures, such as the underground openings, rock slopes and tunnel construction.
In this paper, new three-dimensional vibration data for the solid cylinders of the N-sided polygonal cross-section with V-notches or sharp cracks are presented, and a Ritz procedure is employed, which incorporates a mathematically complete set of algebraic-trigonometric polynomials in conjunction with an admissible set of edge functions that explicitly model the tri-axial stress singularities that exist along a terminus edge of the V-notch. Convergence studies demonstrate the necessity of adding the edge functions to achieve the accurate frequencies and mode shapes of N-sided polygonal cylindrical solids with stress singularities.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.9
no.7
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pp.1575-1581
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2005
Recently, further study is being done on the affect of crack on concrete structure and many people have made every endeavor not to leave it unsettled but to minimize it by repair works. In this paper we propose the image processing method that do not remain manual but automatically process the length, the direction and e width of cracks on concrete surface. First, we calibrate light's affect from image by using closing operation, one of morphology methods that can extract the feature of oracle and we extract the edge of crack image by sobel mask. After it, crack image is binarized by iteration binarization. And we extract the edge of cracks using noise elimination method that use an average of adjacent pixels by 3${\times}$3 mask and Glassfire Labeling algorithm. on, in this paper we propose an image processing method which can automatically measure the length, the direction and the width of cracks using the extracted edges of cracks. The results of experiment showed that the proposed method works better on the extraction of concrete cracks. Also our method showed the possibility that inspector's decision is unnecessary.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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