Purpose : This paper is a comparative analysis results of the fatigue test for dental implants and accelerated life test by using a static type loading device commonly used in Korea and a dynamic type loading device (universal-joint) recommended by FDA. Methods : Fatigue tests of dental implant is based on ISO 14801 and classified into static load test and dynamic load test. The tests were carried out on three test specimens by four load stress steps under each loading device. For analysis on failure mode such as crack, fracture and permanent deformation of test specimens, we used X-ray three-dimensional computed tomography on test specimens before and after the fatigue tests. The design of the accelerated life test was based on the analysis results of the fatigue life data obtained from the dynamic load test and the statistical analysis software (Minitab ver.15) was used to analyze the appropriate life distribution. Results : As a result of the fatigue tests and the accelerated life tests at same acceleration condition under each test method, the fatigue life under the dynamic type loading device (universal-joint) was shorter than when static type loading device was applied. Conclusion : This paper can be used as a reference when the universal-joint type loading device for implants fatigue test is applied as ISO 14801.
Under constant and cyclic axial compression, square composite short columns reinforced with Self Compacting Concrete (SCC) added with scrap rubber infilled inside steel tubes and with different types of concrete were cast and tested. The test is carried out to find the effectiveness of utilizing an aggregate manufactured from industrial waste and to address the problems associated with the need for alternative reinforcements along with waste management. The main testing parameters are the type of concrete, the effect of fiber inclusion, and the significance of rubber-infilled steel tubes. The failure modes of the columns and axial load-displacement curves of the steel tube-reinforced columns were all thoroughly investigated. According to the test results, all specimens failed due to compression failure with a longitudinal crack along the loading axis. The fiber-reinforced column specimens demonstrated improved ductility and energy absorption. In comparison to the normal-weight concrete columns, the lightweight concrete columns significantly improved the axial load-carrying capacity. The addition of basalt fiber to the columns significantly increased the yield stress and ultimate stress to 9.21%. The corresponding displacement at yield load and ultimate load was reduced to 10.36% and 28.79%, respectively. The precision of volumetric information regarding the obtained crack quantification, aggregates, and the fiber in concrete is studied in detail through image processing using MATLAB environment.
An accelerated fatigue test is essentially required to maintain the reliability of the actual structures of KTX under operation conditions. However, actual fatigue life cannot be obtained because the conventional fatigue tests are not adequate to the real load conditions. Moreover foreign component makers have not provided data of the loading stresses (S) versus cycles at the failure (N). In this study, we suggested a deduction method of the S-N curve for establishing an accelerating test under various load levels. Load history was acquired from the field tests. A Rainflow method was used on the cycle counting of the field load data. After that, an S-N curve was obtained through the iteration process under the condition that the damage index satisfies to 1 in the Miner's rule. The deduced S-N curve was applied to the performance evaluation of Korean-made sealed knuckles compared with imports.
An automated system is developed to perform fatigue crack growth tests under constant effective stress intensity factor range ${\Delta}K_{eff}$. In the system, crack length and crack opening load are measured in real-time by using the unloading elastic compliance method. The system consists of two personal computers, an analogue electrical subtraction circuit, a stepping motor, a stepping motor driver, a PIO board, and the application software used to integrate the whole system. The performance of the developed system was tested and discussed performing constant ${\Delta}K_{eff}$ crack growth tests on a CT specimen of 7075-T6 aluminum alloy. The performance of the system is found to be strongly dependent on the accuracy of measurements of crack opening load. Besides constant ${\Delta}K_{eff}$ testing, the system is expected to be successfully applied for automation of various fatigue tests.
Park, Yeol;Dongil Son;Kim, Kwang-Ho;Park, S. Joon;Jang, Jae-il;Dongil Kwon
대한용접접합학회:학술대회논문집
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대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
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pp.668-674
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2002
Structural integrity assessment is indispensable for preventing catastrophic failure of industrial structures/components/facilities. This diagnosis of operating components should be done periodically for safe maintenance and economical repair. However, conventional standard methods for mechanical properties have the problems of bulky specimen, destructive and complex procedure of specimen sampling. Especially, the mechanical properties at welded zone including weldment and heat affected zone could not be evaluated individually due to their size requirement problem. So, an advanced indentation technique has been developed as a potential method for non-destructive testing of in-field structures. This technique measures indentation load-depth curve during indentation and analyzes the mechanical properties related to deformation such as yield strength, tensile strength and work-hardening index. Also indentation technique can evaluate a residual stress based on the concept that indentation load-depth curves were shifted with the direction and the magnitude of residual stress applied to materials. In this study, we characterized the tensile properties and welding residual stress of various industrial facilities through the new techniques, and the results are introduced and discussed.
One of the unresolved questions in articular cartilage biomechanics is the magnitude of the dynamic modulus and tissue compressive strains under physiological loading conditions. The objective of this study was to characterize the dynamic modulus and compressive strain magnitudes of bovine articular cartilage at physiological compressive stress level and loading frequency. Four bovine calf shoulder joints (ages 2-4 months) were loaded in Instron testing system under load control, with a load amplitude up to 800 N and loading frequency of 1 Hz, resulting in peak engineering stress amplitude of ${\sim}5.8\;MPa$. The corresponding peak deformation of the articular layer reached ${\sim}27%$ of its thickness. The effective dynamic modulus determined from the slope of stress versus strain curve was ${\sim}23\;MPa$, and the phase angle difference between the applied stress and measured strain which is equivalent to the area of the hystresis loop in the stress-strain response was ${\sim}8.3^{\circ}$. These results are representative of the functional properties of articular cartilage in a physiological loading environment. This study provides novel experimental findings on the physiological strain magnitudes and dynamic modulus achieved in intact articular layers under cyclical loading conditions.
Until now, the tensile properties of materials can be obtained just in accordance with conventional tensile testing methods which are described in several standards such as ASTM (American Society for Testing and Materials) standard and BS (British Standard). For some cases including on-service facility materials, however, the standard testing methods cannot be applicable due to the destructive testing procedure and specimen size requirement. Therefore, simple, non-destructive and advanced indentation technique was proposed. This test measures indentation load-depth curve during indentation and analyzes the mechanical properties related to deformation and fracture. In this paper, the research trend of non-destructive evaluation of tensile properties using AIS (advanced indentation system) and its application fields are reviewed and discussed.
The effect of applied stress, current density and heat-treatment after welding on the time to fracture, fracture behavior was investigated by the method of constant load tensile testing under catholic charging with hydrogen in E.B. welded 250,300 Grade 18% Ni Maraging steel sheet. The main results obtained are as follows: 1. All specimen showed the characteristic delayed failure and the time to fracture showed decreasing tendency with the increase in current density and applied stress. 2. Hydrogen embitterment susceptibility of notched specimen after solution-treatment and aging after welding was more increased than that of aged smooth specimen and as welded specimen. 3. Fracture surface showed a typical intergranular fracture on the border, a dimple pattern in the center of specimen and some quasi-cleavage fracture between the intergranular and the dimple.
The enamel, the upper layer of a tooth has remarkable capability of bearing severe loading on the tooth. The fracture behavior is important to understand the mechanism of load bearing and it could be very useful for developing new materials. Non-destructive evaluation of such materials will also benefit from this knowledge. The graded microstructures of enamel were modeled by finite element analysis software and the J-integrals and the stress intensity factors were evaluated as the fracture parameters. The results show that these parameters are location dependent. Those values increase when measured in the direction of dentine enamel junction. This finding matched well with experiments and implies many useful understanding of biomaterials and applications to new materials.
Henderson, David J.;Ginger, John D.;Morrison, Murray J.;Kopp, Gregory A.
Wind and Structures
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제12권4호
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pp.383-400
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2009
Low rise building roofs can be subjected to large fluctuating pressures during a tropical cyclone resulting in fatigue failure of cladding. Following the damage to housing in Tropical Cyclone Tracy in Darwin, Australia, the Darwin Area Building Manual (DABM) cyclic loading test criteria, that loaded the cladding for 10000 cycles oscillating from zero to a permissible stress design pressure, and the Experimental Building Station TR440 test of 10200 load cycles which increased in steps to the permissible stress design pressure, were developed for assessing building elements susceptible to low cycle fatigue failure. Recently the 'Low-High-Low' (L-H-L) cyclic test for metal roofing was introduced into the Building Code of Australia (2007). Following advances in wind tunnel data acquisition and full-scale wind loading simulators, this paper presents a comparison of wind-induced cladding damage, from a "design" cyclone proposed by Jancauskas, et al. (1994), with current test criteria developed by Mahendran (1995). Wind tunnel data were used to generate the external and net pressure time histories on the roof of a low-rise building during the passage of the "design" cyclone. The peak pressures generated at the windward roof corner for a tributary area representative of a cladding fastener are underestimated by the Australian/New Zealand Wind Actions Standard. The "design" cyclone, with increasing and decreasing wind speeds combined with changes in wind direction, generated increasing then decreasing pressures in a manner similar to that specified in the L-H-L test. However, the L-H-L test underestimated the magnitude and number of large load cycles, but overestimated the number of cycles in the mid ranges. Cladding elements subjected to the L-H-L test showed greater fatigue damage than when experiencing a five hour "design" cyclone containing higher peak pressures. It is evident that the increased fatigue damage was due to the L-H-L test having a large number of load cycles cycling from zero load (R=0) in contrast to that produced during the cyclone.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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