A model for predicting the relative density and the compressive strength of open-cell ceramics with three-dimensional network structure was proposed through the interpretation of their macrostructure and fracture mechanics. The equation predicting the relative density was derived under the assumption that the open-cell structure was a periodic array of the tetrakaidecahedron unit cell consisting of cylindrical struts containing the internal hollow with the shape of a triangular prism. The model for compressive strength of open-cell ceramics with the hollow strut was also developed by modifying conventional model which based on fracture behavior of them subjected to the compressive stress. Both the relative density and the compressive strength were expressed in terms of the ratio of the strut diameter to the length together with the ratio of the hollow size to the strut diameter. The proposed model for the relative density and the compressive strength of the alumina-zirconia composite with open-cell structure were accorded well with the experimental values, whereas Gibson-Ashby and Zhang's model did not show such a good agreement.
This paper presents an analytical study on the strength and stiffness of various types of truss structures. The applied models are triangular-like opened truss-wall triangular model (OTT), closed truss-wall triangular model (CTT), opened solid-wall triangular model (OST), and hypercube models defined as core-filled or core-spaced cube. The models are analyzed by numerical model analysis using DEFORM 2D/3D tool with AISI 304 stainless steel. Then, the ideal solutions for stiffness and strength are defined. Finally, the relative elastic modulus of the core-spaced model is obtained as 0.0009, which is correlated with the cancellous bone for the relative density range of 0.029-0.03, and the relative elastic modulus for the core-filled model is obtained as 0.0015, which is correlated with cancellous bone for the relative density range of 0.035-0.036. For the relative compressive yield strength, the OTT reasonably agrees with the cancellous bone for the relative density of 0.042 and the relative compressive strength of 0.05. The CTT and OST are in good agreement at the relative density of 0.013 and the relative compressive yield strength of 0.002. The hypercube models can be used for the cancellous bone for stiffness, and the triangular models can be used for the cancellous bone for strength. However, none of the models can be used to replace the compact bone because it requires much higher stiffness and strength. In the near future, compact bone replacement must be further studied. In addition, previously mentioned models should be developed further.
This paper presents results km a series of model tests oil vertically loaded single piles to compare the behaviors of H and pipe piles under the same ground condition. The aims of this paper were to compare the bearing capacity of H-pile md pipe piles under in the same ground condition and to estimate the effect of gravity acceleration and relative soil density. Relative density of soil were made to be 40%, 80% and embedded length of pile on sand was increased by 10, 12, 14, 16 times of the diameter of pile, respectively. As a results of test series, allowable load of H-pile is from 6.4% to 18.2% larger than allowable load of pipe pile in relative density 80% and from 9.1% to 39.4% larger than allowable load of pipe pile in relative density 40%. As a results of numerical analysis, we were predicted behaviour of stress-displacement of pile with model test. In the case of relative density 80% and 40%, bearing capacity of H pile represent from 17.74% to 18.6% larger than allowable load of pipe pile.
Several isotropic compression-expansion tests and a series of drained conventional traxial tests with various confining pressures for relative density of Beakma river sand 25%, 50%, 80% and 100% selecting Lade's Single Work-Hardening constitutive model. This examination materials use regression analysis as a basis, depending on the relative density of soil parameters change statement attributes. Yield fuction represent the soil parameters h and $\alpha$ is not affected by the changes in the relative density. $\eta_1$ could be replaced by fomula. And Numerical analysis results predicted very good and could confirm that.
Namsun Kim;Jong-Sub Lee;Younggeun Yoo;Jinwook Kim;Junghee Park
Smart Structures and Systems
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제34권1호
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pp.33-40
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2024
We aimed to assess the evolution of small-strain stiffness and relative density in non-compacted embankment layers. We developed embedded type in-situ soil stiffness measurement devices for monitoring small-strain stiffness occurring after filling at a test site and conducted comprehensive laboratory compaction tests using an oedometer cell with a bender element. However, direct comparison is extremely difficult because the shear wave velocity measured in the field and laboratory depend on depth and effective stress, respectively. Therefore, we propose a method for establishing a relationship between effective stress and depth using a compressibility model. In this study, the shear wave velocity measured in the field was compared to the estimated shear wave velocity-depth profiles for completely dry and saturated conditions with different relative densities. The relative density under saturated soil conditions may vary between 50% and 90% and tends to be closer to 95%. Under dry soil conditions, the relative density of the embankment can vary from 30% to 70% and tends to approach 76%. For model validation, the relative density estimated from shear wave velocity-depth profiles was compared to that estimated from DCPI data. In other words, the results analyzed in the context of an effective stress-depth model enable the prediction of engineering properties such as the small-strain stiffness and relative density of embankment layers. This study demonstrates that physics-based data analyses successfully capture the relative density of non-compacted embankment layers.
In this study, bottom-up powder processing and top-down severe plastic deformation processing approaches were combined in order to achieve both full density and grain refinement with least grain growth. The numerical modeling of the powder process requires the appropriate constitutive model for densification of the powder materials. The present research investigates the effect of representative powder yield function of the Shima-Oyane model and the critical relative density model. It was found that the critical relative density model is better than the Shima-Oyane model for powder densification behavior, especially for initial stage.
Numerical simulations of the powder extrusion need an appropriate pressure-dependent constitutive model for densification modeling of the magnesium powders. The present research investigated the effect of representative powder yield function of the critical relative density model. We could obtain reasonable physical properties of pure magnesium powders using cold isostatic pressing. The proposed densification model was implemented into the finite element code. The finite element analysis was applied to simulation of powder extrusion of pure magnesium powder in order to investigate the densification and processing load at room temperature.
This study investigates the uplift capacity of a single vertical belled pile buried at shallow depth in dry sand. The laboratory model experiments are conducted with different pile-tip angles and relative densities. In addition, image and FEM analyses are performed to observe the failure surface of the belled pile for different pile-tip angles and relative densities. Accordingly, the uplift capacity and failure angle in the failure surface of the belled pile were found to depend on the belled pile-tip angle and relative density. A predictive model for the uplift capacity of the belled pile was proposed considering the relative density and belled pile-tip angle based on a previous limit equilibrium equation. To validate the applicability of the proposed model, the values calculated using the proposed and previous models were compared to those obtained through a laboratory model experiment. The proposed model had the best agreement with the laboratory model experiment.
본 연구는 석탄회의 상대밀도를 40%, 60%, 80%, 95%로 각각 변화시켜 등방압축팽창시험과 구속압력을 달리한 배수삼축시험을 하였다. 그리고 이 시험자료를 이용하여 Lade의 단일항복면 구성모델의 토질매개변수의 변화 특성을 알아보았다. 그 결과 탄성성분을 나타내는 토질매개변수 Kur과 n은 상대밀도의 변화에 따른 영향이 미소하고 파괴규준, 경화함수, 소성포텐셜에 관련된 토질매개변수는 상대밀도의 증가에 따라 선형적인 증 감현상을 보이고 있다. 그리고 항복함수에 관련된 토질매개변수 h와 ${\alpha}$는 상대밀도에 따른 변화가 미세하고 파괴규준에 관련한 토질매개변수와 관련성이 매우 높아 파괴규준, ${\eta}_1$에 관한 식으로 대체할 수 있으며, 이 식을 이용하여 수치해석한 결과 양호하게 예측하고 있다.
본 연구는 백마강 모래의 상대밀도를 25%, 50%, 80%, 100%로 각각 변화시켜 등방압축-팽창시험과 구속압력을 달리한 일련의 배수삼축시험을 하였다. 그리고 이 시험자료를 이용하여 회귀분석을 근거로 상대밀도의 변화에 따른 Lade의 단일항복면 구성모델의 토질매개변수의 변화 특성을 알아보았다. 그 결과 탄성성분을 나타내는 토질매개변수 Kur과 n은 상대밀도의 변화에 따른 영향이 미소하고 파괴규준, 경화함수, 소성포텐셜에 관련된 토질매개변수는 상대밀도의 증가에 따라 선형적인 증 감현상을 보이고 있다. 그리고 항복함수에 관련된 토질매개변수 h와 ${\alpha}$는 상대밀도에 따른 변화가 미세하고 파괴규준에 관련한 토질매개변수와 관련성이 매우 높아 파괴규준, ${\eta}_1$에 관한 식으로 대체할 수 있으며, 이 식을 이용하여 수치해석 한 결과 양호하게 예측하고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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