A lead-free bulk ceramic having a chemical formula $Ba_{0.8}Ca_{0.2}(Ti_{0.8}Zr_{0.1}Ce_{0.1})O_3$ (further termed as BCTZCO) is synthesized using mixed oxide route. The structural, dielectric, impedance, and conductivity properties, as well as the modulus of the synthesized sample are discussed in the present work. Analysis of X-ray diffraction data obtained at room temperature reveals the existence of some impurity phases. The natural surface morphology shows close packing of grains with few voids. Attempts have been made to study the (a) effect of microstructures containing grains, grain boundaries, and electrodes on impedance and capacitive characteristics, (b) relationship between properties and crystal structure, and (c) nature of the relaxation mechanism of the prepared samples. The relationship between the structure and physical properties is established. The frequency and temperature dependence of the dielectric properties reveal that this complex system has a high dielectric constant and low tangent loss. An analysis of impedance and related parameters illuminates the contributions of grains. The activation energy is determined for only the high temperature region in the temperature dependent AC conductivity graph. Deviation from the Debye behavior is seen in the Nyquist plot at different temperatures. The relaxation mechanism and the electrical transport properties in the sample are investigated with the help of various spectroscopic (i.e., dielectric, modulus, and impedance) techniques. This lead free sample will serve as a base for device engineering.
The residual stress distribution in a unidirectional graphite/epoxy laminate induced during the fabrication process is investigated at the microstress level within the scope of linear viscoelasticity. To estimate the residual stresses, the fabrication process is divided into polymerization phase and cool-down phase, and strength of materials approach is employed. Large residual stresses are not generated during polymerization phase because the relaxation modulus is relatively small due to the relaxation ability at this temperature level. The residual stresses increase remarkably during cool-down process. The magnitude of final residual stress is about 80% of the ultimate strength of the matrix material at room temperature. This suggests that the residual stress can have a significant effect on the performance of composite structure.
This paper is concerned with the time dependent service load behaviour of prestressed composite tee beams. The effects of creep and shrinkage of the concrete slab are modelled using the age adjusted effective modulus method and a relaxation approach. The tendon strain is determined considering compatibility of deformations and equilibrium of forces between the tendon and the composite tee beam. A parametric study is undertaken to study the influence of various aspects on the stress, strain and deformations of the concrete slab, steel beam and prestressing tendon. The effect of loading type and tendon relaxation has also been considered for various types of prestressing tendon materials. Recommendations are then made in relation to adequate span to depth ratios for varying levels of prestressing force.
The objective of this paper is to predict and evaluate the sealing performance of the thermoplastic rubber component in the proto-design stage. The large strain and large deformation properties of rubber are modeled by strain energy function and the related material constants are calculated from the test data. The viscoelastic property of the rubber is also considered using the coefficients in a Prony series representation of a viscoelastic modulus ken the compression stress relaxation test. The results show that the current design of cap mount system has 2-different stiffness caused by the cap-mount contact and the viscoelastic property of rubber plays an important role in time dependent deformation.
The thermal and dielectric properties of unsaturated polyester resin system during cure were analyzed under Isothermal conditions. Both $varepsilon$′ and $varepsilon$" decreased and dipole relaxation was observed under isothermal conditions during cure. The ionic conductivity decreased linearly with the conversion according to the Kienle-Rate equation (ln($varepsilon$"$_{ionic}$we$_{0}$)=C$_{r}$$alpha$+C$_{0}$) up to $alpha$=0.15, after which it aparted from the relationship due to the entanglement of polymer chains. The effect of ionic conductivity was revealed to be larger than that of dipole motion during the whole cure through the electrical modulus analysis. Although dielectric motion was analyzed with Debye model, it was observed only at a narrow time region of middle stage of cure. In order to estimate the dielectric properties during the whole cure, the Havriliak-Negami model was considered and modified with the strong effect of ionic conductivity. The changes of $varepsilon$′ and $varepsilon$" were well estimated with this modified Havriliak-Negami model.
Solid polymers exhibit rate-dependent deformation behavior such as nonlinear strain rate sensitivity and stress relaxation like metallic materials. Despite the different microstructures of polymeric and metallic materials, they have common properties with respect to inelastic deformation. Unlike most metallic materials, solid polymers and shape memory alloys (SMAs) exhibit highly nonlinear stress-strain behavior upon unloading. The present work employs the viscoplasticity theory [K. Ho, 2011, Trans. Mater. Process. 20, 350-356] developed for the pseudoelastic behavior of SMAs, which is based on unified state variable theory for the rate-dependent inelastic deformation behavior of typical metallic materials, to depict the curved unloading behavior of polyphenylene oxide (PPO). The constitutive equations are characterized by the evolution laws of two state variables that are related to the elastic modulus and the back stress. The simulation results are compared with the experimental data obtained by Krempl and Khan [2003, Int. J. Plasticity 19, 1069-1095].
We have investigated the dynamic mechanical behavior of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) irradiated with varying doses of gamma rays. A relaxation peak in the loss factor curve, which has not been reported previously in the literature, is observed at a temperature above the crystal melting temperature. The peak is unique to UHMWPE and appears to be related to the high degree of entanglement. Because the temperature and intensity of the peak are reduced by irradiation-induced chain scission and crosslinking, respectively, we believe that the peak is associated with disentanglement relaxation. The behavior of the storage modulus in the melt state agrees with the classical theory of rubber elasticity.
We performed a total energy calculation of clean alumunum surfaces of three low indices based on a density functional theory with a local density approximation, using the Ceperly-Alder exhange correlation parametrized by Perdew and Zunger. Pseudopotentials were generated for Al of which the plane wave cut-off was 15Ry. We used Gaussian broadening of a Fermi level to accelerate the convergence of our calculation with the Gaussian energy smearing parameter of 0.005Ry. First, we determine the lattice constant of the aluminum of an face-centered-cubic structure to be 3.96 which is comparable to the experimental data of 4.05 . The cohesive energy of 4.20eV/atom and the bulk modulus of 0.775$\times$1012dyne/cm2 are also comparable to the experimental values of 3.39eV/atom and 0.772$\times$1012dyne/cm2, respectively. Then we investigated the surface relaxation of (100), (110) and (111) surfaces using a 9-layer slab separated by 6-layer thick vacuum. The results are consistent with the existing experimental results.
Using LSM (laser scanning method) , the radius of curvature due to thermal deformation in polyimide film coated on Si substrate is measured. Since the polyimide film shows viscoelastic behavior, i.e., the modulus and deformation of the film vary with time and temperature, we estimate the relaxation modulus and the residual stresses of the polyimide film by measuring the radius of curvature and subsequently by performing viscoelastic analysis. The residual stresses relax by an amount of 10% at 100$^{\circ}C$ and 20% at 150$^{\circ}C$ for two hours.
In order to analyze the PSC box-girder bridge by the cantilever construction method, three dimensional analysis method using the PSC shell clement is suggested. The time dependent material functions are based on the ACI and CEB code. The time dependent concrete material properties considered are changes in strength, elastic modulus, creep and shrinkage. For the prestressing tendon, relaxation effects are considered. Anchorage and friction loses during tendon installations are also included. The ACI and CEB material models for creep and elastic modulus are also included.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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