Unidirectional Carbon Fiber Reinforced Plastics (CFRP) are advanced materials which combine the characteristics of the light weight, high stiffness and strength. For those reasons, the use of the unidirectional CFRP has increased in jet fighters, aerospace structures. However, unidirectional CFRP composites have a lot of problems, especially delamination, compared with traditional materials such as steels and aluminums, and so forth. Therefore, the interlaminar fracture toughness for a laminate CFRP composite is very important. In this study, The mode II interlaminar fracture toughness was measured by using center notched flexure(CNF) test specimen. The CNF specimens using unidirectional carbon prepreg were fabricated by a hot-press with the gage pressure and temperature controller. And three kinds of a/L ratio was applied to these specimens. Here, we discuss the relations of the crack growth and the mode II interlaminar fracture under the four point bending CNF test. From the results, we shows that mode II interlaminar was occurred when the more $a_0$/L ratio, the less load. And $G_{IIC}$ also were obtained as 5.33, 2.9 and $0.58kJ/m^2$ according to $a_0$/L ratio=0.2, 0.3 and 0.4.
Shim, Chang Su;Kim, Hyun Ho;Ha, Tae Yul;Jeon, Seung Min
Journal of Korean Society of Steel Construction
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v.18
no.5
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pp.633-642
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2006
Serviceability design is required to control the cracking at the joint of precast decks with longitudinal prestress in continuous composite bridges. Details of twin-girder bridges are especially complex not only due to their main reinforcements and transverse prestresses for the design of long-span concrete slabs, but also due to the shear pockets for obtaining the composite action. This paper suggests the design guidelines for the magnitude of the effective prestress and for the selection of filling materials and their requirements that would allow for the use of precast decks for twin-girder continuous composite bridges. The necessary initial prestress was also evaluated through long-term behavior analysis. From the analysis, existing design examples were revised and their effectiveness was estimated. When a filling material with a bonding strength higher than the requirement is used in the region of a high negative moment, a uniform configuration of the longitudinal prestressing steels along thewhole span length of continuous composite bridges can be achieved, which would result in the simplification of the details and the reduction of the construction costs.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.35
no.4
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pp.383-391
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2011
The hot-stamping technique is used to manufacture high-strength parts by press forming by heating at a temperature above the Austenite transformation temperature and then rapid cooling. Boron steel, which contains a very small amount of boron, is one of the materials used for hot stamping. The purpose of this study is to show the microstructures and to investigate the mechanical properties under different heat-treatment conditions. The heat treatment of water quenching was conducted at the various temperatures and different elapsed times. These can be practical data useful when boron steels are used for hot stamping. Furthermore, the microstructures and mechanical properties of the spot-welded specimen with coatings and counterpart materials (SPRC 340, SPRC 590) is investigated in order to determine the welding characteristics of boron steel at different welding condition.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.19
no.6
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pp.411-419
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1999
It has been well recognized that a long term service at elevated temperature of $350^{\circ}C{\sim}550^{\circ}C$ induces embrittlement damage due to carbide precipitation and/or P, Sb and Sn segregation at grain boundaries and thereby deteriorates the grain boundary strength of heat resisting components in the energy-related plants. Therefore, it is very important to assess quantitatively the extent of embrittlement damage of heat resisting components to secure the reliable and efficient service condition and to prevent brittle failure in service. However, because fracture tests are limited in size and number of specimen obtained from the structural components, nondestructive test method is required. In this study, the optimum electrochemical parameters are investigated and discussed to evaluate nondestructive embrittlement damage for aged 2.25Cr-1Mo steels by means of electrochemical polarization test method (ECPTM) in proper corrosive environment. In addition, the electrochemical test results are compared with embrittlement degree evaluated by semi-nondestructive SP test.
Park, Jiwon;Cho, Sung Kyu;Cho, Young Wook;Shin, Gunchul;Kwon, Yongjai;Lee, Jung Gu;Shin, Sang Yong
Korean Journal of Materials Research
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v.30
no.3
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pp.123-130
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2020
In this study, two types of thick steel plates are prepared by controlling carbon equivalent and nickel content, and their microstructures are analyzed. Tensile tests, Vickers hardness tests, and Charpy impact tests are conducted to investigate the correlation between microstructure and mechanical properties of the steels. The H steel, which has high carbon equivalent and nickel content, has lower volume fraction of granular bainite (GB) and smaller GB packet size than those of L steel, which has low carbon equivalent and nickel content. However, the volume fraction of secondary phases is higher in the H steel than in the L steel. As a result, the strength of the L steel is higher than that of the H steel, while the Charpy absorbed energy at -40 ℃ is higher than that of the L steel. The heat affected zone (HAZ) simulated H-H specimen has higher volume fraction of acicular ferrite (AF) and lower volume fraction of GB than the HAZ simulated L-H specimen. In addition, the grain size of AF and the packet sizes of GB and BF are smaller in the H-H specimen than in the L-H specimen. For this reason, the Charpy absorbed energy at -20 ℃ is higher for the H-H specimen than for the L-H specimen.
Many pressure vessels for the hot H$\sub$2//H$\sub$2/S service are made of 2+1/4Cr-1Mo steel with austenitic stainless steel overlay to combat agressive corrosion due to hydrogen sulfide. Hydrogen dissolves in to materials during operation, and sometimes gives rise to unfore-seeable damages. Appropriate precautions must, therefore, be taken to avoid the hydrogen induced damages in the design, fabrication and operation stage of such reactor vessels. Recently, hydrogeninduced cracking (or Disbonding) was found at the interface between base metal and stainless weld overlay of a desulfurizing reactor. Since the stainless steel overlay weld metal is subjected to thermal and internal-pressure loads in reactor operation, it is desirable for the overlay weld metal to have high strength and ductility from the stand point of structural safety. In section III of ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Post-Weld Heat Treatment(PWHT) of more than one hour per inch at over 1100.deg. F(593.deg. C) is required for the weld joints of low alloy pressure vessel steels. This heat treatment to relieve stresses in the welded joint during construction of the pressure vessel is considered to cause sensitization of the overlay weld metal. The present study was carried out to make clear the diffusion of carbon migration by PWHT in dissimilar metal welded joint. The main conclusion reached from this study are as follows: 1) The theoretical analysis for diffusion of carbon in stainless steel overlay weld metal does not agree with Fick's 2nd law but the general law of molecular diffusion phenomenon by thermodynamic chemical potential. 2) In the stainless steel overlay welded joint, the PWHT at 720.deg. C for 10 hours causes a diffusion of carbon atoms from ferritic steel into austenitic steel according to the theoretical analysis for carbon migration and its experiment. 3) In case of PWHT at 720.deg. C for 10 hours, the micro-hardness of stainless steel weld metal in bonded zone increase very highly in the carburized layer with remarkable hardening than that of weld metal.
Kim, Ki-Hong;Choi, Yung-Min;Kim, Young-Seok;Rhym, Young-Mok;Yu, Ji-Hun;Kang, Nam-Hyun;Park, Yeong-Do
Journal of Welding and Joining
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v.26
no.5
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pp.79-89
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2008
With the increased use of surface textured steel sheet in body-in-white assembly, resistance spot weldability of these steels is considered to be an important subject. This study evaluated nugget formation and weldability by measuring dynamic resistance with various weld pressure, current, and weld time for steel sheet with two different surface roughnesses. The surface roughness for T-H steel ($R_{a}=1.70\;{\mu}m$) was higher than that for T-L steel ($R_{a}=1.33\;{\mu}m$), and resulted in increased contact resistance and heating for T-H steel spot welding. Therefore, at low weld current and weld cycle ranges, the T-H steel showed better weldability over the T-L steel. The evaluations of weld interface showed that the fusion zone in the T-H steel sheet was continuous in contrast to discontinuous fusion zone for T-L steel sheet at the same welding conditions. A comparison of dynamic resistance and tensile-shear strength (TSS) between T-H and T-L steel sheet suggested that high surface roughness provided larger heating at early cycle of welding and larger TSS.
Microcracks can rapidly grow and develop in high-strength steels used in offshore structures. It is important to render these microcracks harmless to ensure the safety and reliability of offshore structures. Here, the dependence of the aspect ratio (As) of the maximum depth of harmless crack (ahlm) was evaluated under three different conditions considering the threshold stress intensity factor (Δkth) and residual stress of offshore structural steel F690. The threshold stress intensity factor and fatigue limit of fatigue crack propagation, dependent on crack dimensions, were evaluated using Ando's equation, which considers the plastic behavior of fatigue and the stress ratio. ahlm by peening was analyzed using the relationship between Δkth obtained by Ando's equation and Δkth obtained by the sum of applied stress and residual stress. The plate specimen had a width 2W = 12 mm and thickness t = 20 mm, and four value of As were considered: 1.0, 0.6, 0.3, and 0.1. The ahlm was larger as the compressive residual stress distribution increased. Additionally, an increase in the values of As and Δkth(l) led to a larger ahlm. With a safety factor (N) of 2.0, the long-term safety and reliability of structures constructed using F690 can be secured with needle peening. It is necessary to apply a more sensitive non-destructive inspection technique as a non-destructive inspection method for crack detection could not be used to observe fatigue cracks that reduced the fatigue limit of smooth specimens by 50% in the three types of residual stresses considered. The usefulness of non-destructive inspection and non-damaging techniques was reviewed based on the relationship between ahlm, aNDI (minimum crack depth detectable in non-destructive inspection), acr N (crack depth that reduces the fatigue limit to 1/N), and As.
High speed steels (HSS) were used as cutting tools and wear parts, because of high strength, wear resistance, and hardness together with an appreciable toughness and fatigue resistance. Conventional manufacturing process for production of components with HSS was used by casting. The powder metallurgy techniques were currently developed due to second phase segregation of conventional process. The powder injection molding method (PIM) was received attention owing to shape without additional processes. The experimental specimens were manufactured with T42 HSS powders (59 vol%) and polymer (41 vol%). The metal powders were prealloyed water-atomised T42 HSS. The green parts were solvent debinded in normal n-Hexane at $60^{\circ}C$ for 24 hours and thermal debinded at $N_2-H_2$ mixed gas atmosphere for 14 hours. Specimens were sintered in $N_2$, $H_2$ gas atmosphere and vacuum condition between 1200 and $1320^{\circ}C$. In result, polymer degradation temperatures about optimum conditions were found at $250^{\circ}C$ and $480^{\circ}C$. After sintering at $N_2$ gas atmosphere, maximum hardness of 310Hv was observed at $1280^{\circ}C$. Fine and well dispersed carbide were observed at this condition. But relative density was under 90%. When sintering at $H_2$ gas atmosphere, relative density was observed to 94.5% at $1200^{\circ}C$. However, the low hardness was obtained due to decarbonization by hydrogen. In case of sintering at the vacuum of $10^{-5}$ torr at temperature of $1240^{\circ}C$, full density and 550Hv hardness were obtained without precipitation of MC and $M_6C$ in grain boundary.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.23
no.6
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pp.26-37
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2019
This paper aims to investigate the seismic characteristics of strip-type damping devices possessing optimized shapes for the moment-resisting mechanism throughout analytical and experimental studies. Predicting equations for initial stiffness and yielding strength were introduced and compared with analytical results obtained from finite element analyses (FEAs) using commercial FEA program ABAQUS. In order for establishing predicting equations, two idealized processes were considered and both predicting equations showed that they could provide enough approximations for seismic applications in building structures. Throughout experimental studies, it was noted that structural uncertainties on mild steels, connection details and structural types linking damping devices with building structures could interrupt predicting structural behavior of the devices. Also, it was observed that shear stress concentrations should be considered if shear yielding type devices are applied into building structures. Nevertheless, it was shown that structural conservatism can be established using the predicting equations and seismic applications of the damping devices can enhance the seismic performance of building structures efficiently in the viewpoint that they have high resistance to low-cycle fatigue failures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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