The flexural behavior of HSB I-girder with a non-slender web attributed to inelastic lateral-torsional buckling under uniform bending was investigated using nonlinear finite element analysis of ABAQUS. The girder was assumed to have a compact or noncompact web in order to prevent premature bend-buckling of the web. The unbraced length of the girder was selected so that inelastic lateral-torsional buckling governs the ultimate flexural strength. The compression flange was also assumed to be either compact or noncompact to prevent local buckling of the elastic flange. Both homogeneous sections fabricated from HSB600 or HSB800 steel and hybrid sections with HSB800 flanges and SM570-TMC web were considered. In the FE analysis, the flanges and web of I-girder were modeled as thin shell elements. Initial imperfections and residual stresses were imposed on the FE model. An elasto-plastic strain hardening material was assumed for steel. After establishing the validity of the present FE analysis by comparing FE results with test results in existing literature, the effects of initial imperfection and residual stress on the inelastic lateral-torsional buckling behavior were analyzed. Finite element analysis results for 96 sections demonstrated that the current inelastic strength equations for the compression flange in AASHTO LTFD can be applied to predict the inelastic lateral torsional buckling strength of homogeneous and hybrid HSB I-girders with a non-slender web.
Recently, the trend toward larger architectural structures continues and accelerates demand for Ultra High Strength Concrete (UHSC) which satisfies structural performance. However, UHSC has weakness in fire and the performance tests are required. In this paper, the change of mechanical properties of 100 MPa grade UHSC exposed to high temperatures ($20^{\circ}C{\sim}800^{\circ}C$) was observed to develop high temperature material model of UHSC: residual compressive strength, modulus of elasticity, property of stress-strain on monotonous loading and property of stress-strain on cyclic loading. In addition, TG/DTA and SEM Images analyses were performed to investigate chemical and physical characteristics of UHSC, and the results of this research were compared with those of previous studies. As a result, UHSC at the heating temperature of $300^{\circ}C$ showed a sharp decrease of residual compressive strength and modulus of elasticity. And It was shown that UHSC had a plastic behavior at more than $400^{\circ}C$ on the cyclic loading and revealed a same tendency in both monotonous and cyclic loading of all heating temperatures. In addition, through TG/DTA and SEM images analyses compared with those from previous studies, it was shown that the deterioration of concrete inner tissue, water evaporation and chemical reaction caused the decrease of residual compressive strength and modulus of elasticity.
Recently, fiber-reinforced plastic(FRP) wraps are blown as an effective material for the enhancement and rehabilitation of aged concrete structures. The purpose of this investigation is to experimentally investigate behavior of concrete cylinder wrapped with FRP materials. Experimental parameters include compressive strength of concrete cylinder, FRP material, and confinement ratio. This paper presents the results of experimental studies on the performance of concrete cylinder specimens externally wrapped with aramid, carbon and glass fiber reinforced Polymer sheets. Test specimens were loaded in uniaxial compression. Axial load, axial and lateral strains were investigated to evaluate the stress-strain behavior, ultimate strength ultimate strain etc. Test results showed that the concrete strength and confinement ratio, defined as the ratio of transverse confinement stress and transverse strain were the most influential factors affecting the stress-strain behavior of confined concrete. More FRP layers showed the better confinement by increasing the compressive strength of test cylinders. In case of test cylinders with higher compressive strength, FRP wraps increased the compressive strength but decreased the compressive sham of concrete test cylinders, that resulted in prominent brittle failure mode. The failure of confined concrete was induced by the rupture of FRP material at the stain, being much smaller than the ultimate strain of FRP material.
Wi, Seung Hwan;Lee, Hee Ju;Yu, In Ho;Jang, Yoon Ah;Yeo, Kyung Hwan;An, Se Woong;Lee, Jin Hyong;Kim, Sung Kyeom
Journal of Environmental Science International
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v.29
no.10
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pp.989-996
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2020
This study was conducted to determine the effect of low temperature and low radiation conditions on the yield and quality of hot pepper at an early growth stage in Korea. In plastic greenhouses, low temperature, low temperature with covered shading treatments were set 17 to 42 days after transplanting. The pepper growing degree days decreased by 5.5% due to the low temperature during the treatment period. Radiation decreased by 74.7% due to the covered shading. After commencing treatments, pepper plant growth decreased with low temperature and low radiation. Analysis of the yield showed that the first harvest was delayed by low radiation. The cumulative yields of 119 days after transplanting were 1,956, 2,171, and 2,018 g/㎡ for control, low temperature, and low temperature with low radiation respectively. Capsaicin and dihydrocapsaicin concentrations in pepper fruit decreased with low temperature and low radiation. To investigate the photosynthetic characteristics according to the treatment, the carbon dioxide reaction curve was analyzed using the biochemical model of photosynthesis. Results showed that the maximum photosynthetic rate, Vcmax (maximum carboxylation rate), J (electric transportation rate), and TPU (triose phosphate utilization) decreased at low temperatures; the maximum photosynthetic rate, J, and gm (dark respiration rate) were reduced by shading. These results indicate that low temperature and low radiation can retard early growth, yield, and quality, but these can also be recovered 119 days after planting. Based on the results, the yield and quality of pepper can recover from abiotic stresses with proper cultivation.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2009.04a
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pp.108-108
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2009
The main object of this research is to minimize the shock effects which frequently result in fatal damage in wind met mast on impact of barge. The collision between wind met mast and barge is generally a complex problem and it is often not practical to perform rigorous finite element analyses to include all effects and sequences during the collision. LS-dyna generally purpose explicit finite element code, which is a product of ANSYS software, is used to model and analyze the non-linear response of the met mast due to barge collision. A significant part of the collision energy is dissipated as strain energy and except for global deformation modes, the contribution from elastic straining can normally be neglected. On applying impact force of a barge to wind met mast, the maximum acceleration, internal energy and plastic strain were calculated for each load cases using the finite element method and then compare it, varying to the velocity of barge, with one varying to the thickness of rubber fender conditions. Hence, we restrict the present research mainly to the wind met mast and also parametric study has been carried out with various velocities of barge, thickness of wind met mast, thickness and Mooney-Rivlin coefficient of rubber fender with experimental data. The equation of motion of the wind met mast is derived under the assumption that it was ignored vertical movement effect of barge on sea water. Such an analyzing method which was developed so far, make it possible to determine the proper size and material properties of rubber fender and the optimal moving conditions of barge, and finally, application method can be suggested in designing process of rubber fender considering barge impact.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.11
no.2
s.54
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pp.81-94
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2007
In most experimental researches on the liquefaction phenomenon, an earthquake as a random vibration has been regraded as a sinusoidal wave or a triangular wave with an equivalent amplitude. Together with the development in the part of signal control and data acquisition, dynamic experimental equipments in the soil dynamics have also developed rapidly and further more, several real earthquakes have been simulated in the large model test such as shaking table tests and centrifuge tests. In Korea, several elementary laboratory tests to simulate the real earthquake load were performed. From these test results, it was reported that the sinusoidal wave cannot reliably reflect the soil dynamic behavior under the real earthquake motion. In this study, 4 types of dynamic motions such as the sinusoidal wave, the triangular wave, the incremental triangular wave and several real earthquake motions which were classified with shock-type and vibration-type were loaded to find something new to explain the change of the excess pore water pressure under the real earthquake load. Through the detailed investigation and comparison on all test results, it is found that the dynamic flow is generated by the soil plastic deformation and the velocity head of dynamic flow is changed the pressure head in the un-drained condition. It can be concluded that the change of the excess pore water pressure is related to the pressure head of dynamic flow. Lastly, a new hypothesis to explain such a liquefaction initiation phenomenon under the real earthquake load is also proposed and verified.
The flexural strength of composite HSB I-girders under a positive moment was investigated using the moment-curvature analysis method to evaluate the applicability of the current AASHTO LRFD design specifications to such girders. A total of 2,391 composite I-girder sections that satisfied the section proportion limits of the AASHTO LRFD specifications was generated by the random sampling technique to consider a wide range of section properties. The flexural capacities of the sections were calculated inthe nonlinear moment-curvature analysis in which the HSB600 and HSB800 steels were modeled as an elasto-plastic strain-hardening material, and the concrete, as a CEB-FIP model. The effects of the ductility ratio and the compressive strength of the concrete slab on the flexural strength of the composite girders made of HSB and SM520-TMC steels were analyzed. The numerical results indicated that the current AASHTO LRFD equation can be used to calculate the flexural strength of composite girders made of HSB600 steel. In contrast, the current AASHTO LRFD equation was found to be non-conservative in its prediction of the flexural strength of composite HSB800 girders. Based on the numerical results of this study for 2,391 girders, a new design equation for the flexural strength of composite HSB800 girders in a positive moment was proposed.
Non-linear finite element analysis for newly developed precast concrete details for beam-to-column connection which can be used in moderate seismic region was carried out in this study. Developed precast system is based on composite structure and which have steel tube in column and steel plate in beam. Improving cracking strength of joint under reversed cyclic loading, joint area was casted with ECC (Engineering Cementitious Composites). Since this newly developed precast system have complex sectional properties and newly developed material, new analysis method should be developed. Using embedded elements and models of non-linear finite element analysis program ABAQUS previously tested specimens were successfully analyzed. Analysis results show comparatively accurate and conservative prediction. Using finite element model, effect of axial load magnitude and flexural strength ratio were investigated. Developed connection have optimized performance under axial load of 10~20% of compressive strength of column. Plastic hinge was successfully developed with flexural strength ratio greater than 1.2.
Damage and overbreak of the remaining rock induced by blasting can not be avoided during tunnel construction which may result in either short-term or long-term tunnel instability. Therefore, in this paper, a methodology to take into account the effect of blast-induced damage in tunnel stability assessment is proposed. Dynamic numerical analysis was executed to evaluate damage and overbreak of the remaining rock for the most common blasting pattern in road tunnel. Rock damage was quantified by utilizing the damage variable factor which is adopted proposed in continuum damage mechanics. The damaged rock stiffness and the damaged failure criteria are used to consider the effect of rock damage in tunnel stability analysis. The damaged geological strength index of the damaged rock was newly proposed from the relationship between deformation modulus and geological strength index. Also the Hoek-Brown failure criteria of the damaged rock was obtained using the damaged geological strength index. Analysing the tunnel stability with the consideration of the blast-induced damage of remaining rock, it was found that the extend of plastic zone and deformation increased compared to the undamaged rock. Therefore the short-term or long-term tunnel stability will be threatened when the rock damage from blasting is ignored in the tunnel stability analysis.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.36
no.2
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pp.187-194
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2012
The strength of particle-reinforced metal matrix composites is, in general, known to be increased by the geometrically necessary dislocations punched around a particle that form during cooling after consolidation because of coefficient of thermal expansion (CTE) mismatch between the particle and the matrix. An additional strength increase may also be observed, since another type of geometrically necessary dislocation can be formed during extensive deformation as a result of the strain gradient plasticity due to the elastic-plastic mismatch between the particle and the matrix. In this paper, the magnitudes of these two types of dislocations are calculated based on the dislocation plasticity. The dislocations are then converted to the respective strengths and allocated hierarchically to the matrix around the particle in the axisymmetric finite-element unit cell model. The proposed method is shown to be very effective by performing finite-element strength analysis of $SiC_p$/Al2124-T4 composites that included ductile failure in the matrix and particlematrix decohesion. The predicted results for different particle sizes and volume fractions show that the length scale effect of the particle size obviously affects the strength and failure behavior of the particle-reinforced metal matrix composites.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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