• Steel and Composite Structures
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• 제47권6호
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• pp.679-691
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• 2023

The application of short, fiber-reinforced polymer composite pipes has been increasing rapidly. A comprehensive review of the prior research reveals that the majority of the previously-reported studies have been conducted on the filament-wound composite pipes, and fewer studies have been reported on the mechanical behavior of short, randomly-oriented fiber composite pipes. On this basis, the main objective of this research endeavor is to investigate the mechanical behavior and failure modes of short, randomly-oriented glass-fiber composite pipes under three-point bending tests. To this end, an experimental study is performed in order to explore the load-bearing capacity, failure mechanism, and deformation performance of such pipes. Fourteen properly-instrumented composite pipe specimens with different diameters, thicknesses, lengths, and nominal pressures have been tested and also simulated using the finite element approach for verification purposes. This study demonstrates the effectiveness of the diameter-to-thickness ratio, length-to-diameter ratio, and nominal pressure on the mechanical behavior and deformation performance of short, randomly-oriented glass-fiber composite pipes.

• Steel and Composite Structures
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• 제25권1호
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• pp.35-43
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• 2017

This paper presents the findings of experimental and numerical investigations on failure analysis and structural behavior of notched steel I-beams reinforced by bonded Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) plates under static load. To find solutions for preventing or delaying the failures, understanding the CFRP failure modes is beneficial. One non-strengthened control beam and four specimens with different deficiencies (one side and two sides) on flexural flanges in both experimental test and simulation were studied. Two additional notched beams were investigated just numerically. In the experimental test, four-point bending method with static gradual loading was employed. To simulate the specimens, ABAQUS software in full three dimensional (3D) case and non-linear analysis method was applied. The results show that the CFRP failure modes in strengthening of deficient steel I-beams include end-debonding, below point load debonding, splitting and delamination. Strengthening schedule is important to the occurrences and sequences of CFRP failure modes. Additionally, application of CFRP plates in the deficiency region prevents crack propagation and brittle failure.

• Computers and Concrete
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• 제24권1호
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• pp.37-49
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• 2019

In this study, the shear behaviour of reinforced concrete (RC) beams that were retrofitted using precast panels of ultra-high performance fiber reinforced concrete (UHPFRC) is presented. The precast UHPFRC panels were glued to the side surfaces of RC beams using epoxy adhesive in two different configurations: (i) retrofitting two sides, and (ii) retrofitting three sides. Experimental tests on the adhesive bond were conducted to estimate the bond capacity between the UHPFRC and normal concrete. All the specimens were tested in shear under varying levels of shear span-to-depth ratio (a/d=1.0; 1.5). For both types of configuration, the retrofitted specimens exhibited a significant improvement in terms of stiffness, load carrying capacity and failure mode. In addition, the UHPFRC retrofitting panels glued in three-sides shifted the failure from brittle shear to a more ductile flexural failure with enhancing the shear capacity up to 70%. This was more noticeable in beams that were tested with a/d=1.5. An approach for the approximation of the failure capacity of the retrofitted RC beams was evolved using a multi-level regression of the data obtained from the experimental work. The predicted values of strength have been validated by comparing them with the available test data. In addition, a 3-D finite element model (FEM) was developed to estimate the failure load and overall behaviour of the retrofitted beams. The FEM of the retrofitted beams was conducted using the non-linear finite element software ABAQUS.

• The Journal of Advanced Prosthodontics
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• 제8권2호
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• pp.158-166
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• 2016

PURPOSE. The aim of this study was to determine the fracture resistance and the mode of fracture of endodontically treated teeth restored with different fiber posts and all-ceramic crowns. MATERIALS AND METHODS. Two glass fiber reinforced post systems in two different sizes and polyethylene fiber ribbon in two different thicknesses (n=10) were used. The specimens, restored with all-ceramic crowns, were subjected to a compressive load (in N) delivered at a 130-degree angle to the long axis until a fracture could be noted. The results were analyzed statistically with a One-Way ANOVA test (P<.05). RESULTS. Statistically significant differences were observed between the mean fracture resistance values of Postec, Snowlight, and Kerr Connect thin specimens (P<.0095). The Postec results (395.70 N) were found to be significantly higher than the others. No statistical difference was observed among the thick specimens (P<.2657). The mean fracture resistance values of the Snowlight thick samples were found to be higher than those of the Snowlight thin samples. The specimens were always fractured around the cemento-enamel junction at the palatinal side. No post fracture was observed for the thin Snowlight and Kerr Connect specimens or for the thick Postec and Kerr Connect specimens. Among the common failure types of the specimens, the worst was observed to be the root fracture failure. The highest post dislodgement failure result (80%) was obtained from the thin Kerr Connect specimen. CONCLUSION. In terms of optimizing fracture resistance, the fiber post size selection should be done according to the forces applied to the restored teeth.

• 콘크리트학회지
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• 제6권2호
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• pp.118-128
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• 1994

본 논문은 전단철근을 갖지 않는 강섬유보강콘크리트 보의 전단거동을 규명하고 균열전단강도와 극한전단강도를 예측하기 위한 것으로 섬유로 보강된 11개의 보을 포함한 총 14개의 보에 대한 실험을 수행하였다. 실험의 변수는 섬유혼입율과 전단지간 등이며, 실험과정을 통해 파괴형상, 처짐, 균열전단강도 및 극한전단강도를 측정하였다. 실험결과로부터 섬유의 혼입량이 많아지고 전단지간이 짧아질수록 섬유보강콘크리트 보의 균열 및 극한전단강도가 증가됨을 밝혔다. 그리고 실험결과를 희귀분석하여 균열전단겅도와 극한전단강도 추정식을 제안 하였으며, 제안된 식에 의해 강섬유의 혼입으로 얻어지는 전단강도에 대한 섬유의 기여효과를 추정할 수 있었다. 또한, 제안된 추정식에 의해 계산된 값과 실험결과를 비교 검토하여 그 상관성을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제12권4호
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• pp.42-54
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• 1999

섬유-금속 적층 복합재료(FMLC)는 섬유와 금속 박판으로 구성된 새로운 형태의 구조재로 가볍고 우수한 피로 특성을 가지며 금속과 같이 가소성과 충격저항성이 우수하고, 가공성이 뛰어나다. 본 연구에서는 여러 하중 조건하에 있는 섬유-금속 적층 복합재료를 유전자 알고리듬을 이용하여 최적 설계하였다. 전단변형이론에 근거한 유한요소법을 사용하여 적층판을 해석하였으며, 설계변수로 금속판의 강도와 섬유 층의 수에 따른 적층각도를 두었다. 섬유층과 금속판의 적합도 함수로는 각각 Tasi-Hill failure criterion과 Miser yield criterion을 사용하였다. 유전자 알고리듬의 연산자로는 토너먼트 선택과 균일 교배를 사용하였다. 효율적인 진화를 위해 엘리티스트 모델을 사용하며, 높은 정확도를 가진 해를 얻기 위해 크리프 무작위 탐색(creeping random search) 방법을 통해 더 우수한 자손을 얻었다. 여러 가지 하중 조건에 대하여 최적설계 결과를 나타내었으며, 파괴 지수 측면에서 탄소섬유강화복합재료(CFRP)와 비교하였다. 해석 결과 섬유-금속 적층 복합재료는 탄소섬유강화복합재료에 비하여 집중하중이나 분포하중 형태에 대하여 우수한 특성을 보였으며, 파괴 지수의 편차가 적어 예기치 않은 하중에 잘 견딜 것으로 사료된다.

• Computers and Concrete
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• 제4권1호
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• pp.19-32
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• 2007

This paper is concentrated on the behaviors of five different types of fiber reinforced concrete (FRC) in uniaxial tension and flexural impact. The complete stress-strain responses in tension were acquired through a systematic experimental program. It was found that the tensile peak strains of concrete with micro polyethylene (PEF) fiber are about 18-31% higher than that of matrix concrete, those for composite with macro polypropylene fiber is 40-83% higher than that of steel fiber reinforced concrete (SFRC). The fracture energy of composites with micro-fiber is 23-67% higher than that of matrix concrete; this for macro polypropylene fiber and steel fiber FRCs are about 150-210% and 270-320% larger than that of plain concrete respectively. Micro-fiber is more effective than macro-fiber for initial crack impact resistance; however, the failure impact resistance of macro-fiber is significantly larger than that of microfiber, especially macro-polypropylene-fiber.

• Composites Research
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• 제32권5호
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• pp.258-264
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• 2019

본 논문에서는 Hashin 파손 기준식과 crack band 모델이 접목된 손상변수를 이용하여 점진적파손해석 방법이 개발되었다. 파손기준식을 이용하여 파손의 개시 유무가 판단된다. 파손이 개시된 경우에는 각 파손모드(섬유 인장/압축, 기지 인장/압축)에서 손상변수가 선형 열화 거동에 따라 계산되고, 손상강성행렬을 계산하는데 사용된다. 손상강성행렬은 손상된 재료에 반영되고, 계산된 손상강성행렬을 이용하여 재료의 완전한 파괴를 의미하는 손상변수가 1인 시점이 되기까지 점진적 파손해석이 계속해서 반복적으로 수행된다. 일련의 과정들은 상용해석프로그램인 ABAQUS에 사용자 정의 부프로그램을 이용하여 수행되었다. 제안된 점진적파손해석 도구의 검증을 위하여, 원공을 가진 복합재료 적층판의 시험 결과와 비교를 수행하였으며, 시험 중 디지털 이미지 상관법을 이용하여 획득한 변형률 거동과 해석을 통해 획득한 변형률 거동을 비교하였다. 제안된 해석결과는 시험 결과와 비교하여 유효한 일치를 보였다.

• Composites Research
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• 제34권2호
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• pp.101-107
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• 2021

복합재료를 활용하여 설계되는 구조물은 각 부품들의 조립, 체결부를 갖게 된다. 이러한 연결 또는 조인트는 구조에서 잠재적으로 취약 부분이 될 수 있다. 복합재료 볼트 조인트의 파손모드는 구조 안전성을 위해 베어링 파손모드로 설계된다. 베어링 파손모드로 파괴되는 복합재료 볼트 조인트의 하중-변위 관계는 초기 파손 발생 후 비선형 거동을 보이며, 점진적인 파손을 보인다. 이러한 비선형적이고 점진적인 복합재료 볼트 조인트의 파손거동을 정확히 예측하기 위해 본 연구에서는 기존의 파손해석 모델에서 전단 손상변수 계산 과정에 수정을 수행하였다. 수정된 파손해석 모델을 이용하여 복합재료 볼트 조인트의 베어링 응력-베어링 변형률 결과를 예측하였으며, 기존 수정되지 않은 해석모델과 비교를 통해 수정된 모델의 유효성을 입증하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.213-220
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• 2004

본 논문은 신공법인 carbon fiber rod로 보강된 교량 바닥판의 정적 및 피로성능개선 효과에 대한 것이다. 이 연구의 실험에서 적용된 보강변수는 등방성 및 이방성 보강이며, 보강성능을 평가하기 위하여 보강된 바닥판 시험체에 대해 정적 및 피로실험을 실시하여 그에 따른 내하성능, 균열 및 파괴양상 등을 분석하였다. 실험결과, 보강된 모든 시험체가 증설된 모르타르와 콘크리트와의 계면이 조기에 탈락하여 펀칭전단 파괴되는 양상을 보였다. 보강성능을 살펴보면, CFR로 보강된 바닥판은 무보강 시험체에 비해 극한강도, 강성, 피로수명 등에서 우수한 것으로 나타났다 또한 보강형식 측면에서는, 이방성 보강(CR-UE)이 등방성 보강(CR-E)보다 우수한 것으로 나타났다.