Using a strain-controlled rheometer [Rheometrics Dynamic Analyzer (RDA II)], the steady shear flow properties of a semi-solid ointment base (vaseline) have been measured over a wide range of shear rates at temperature range of $25{\sim}60^{\circ}C$. In this article, the steady shear flow properties (shear stress, steady shear viscosity and yield stress) were reported from the experimentally obtained data and the effects of shear rate as well as temperature on these properties were discussed in detail. In addition, several inelastic-viscoplastic flow models including a yield stress parameter were employed to make a quantitative evaluation of the steady shear flow behavior, and then the applicability of these models was examined by calculating the various material parameters (yield stress, consistency index and flow behavior index). Main findings obtained from this study can be summarized as follows : (1) At temperature range lower than $40^{\circ}C$, vaseline is regarded as a viscoplastic material having a finite magnitude of yield stress and its flow behavior beyond a yield stress shows a shear-thinning (or pseudo-plastic) feature, indicating a decrease in steady shear viscosity as an increase in shear rate. At this temperature range, the flow curve of vaseline has two inflection points and the first inflection point occurring at relatively lower shear rate corresponds to a static yield stress. The static yield stress of vaseline is decreased with increasing temperature and takes place at a lower shear rate, due to a progressive breakdown of three dimensional network structure. (2) At temperature range higher than $45^{\circ}C$, vaseline becomes a viscous liquid with no yield stress and its flow character exhibits a Newtonian behavior, demonstrating a constant steady shear viscosity regardless of an increase in shear rate. With increasing temperature, vaseline begins to show a Newtonian behavior at a lower shear rate range, indicating that the microcrystalline structure is completely destroyed due to a synergic effect of high temperature and shear deformation. (3) Over a whole range of temperatures tested, the Herschel-Bulkley, Mizrahi-Berk, and Heinz-Casson models are all applicable and have an almostly equivalent ability to quantitatively describe the steady shear flow behavior of vaseline, whereas the Bingham, Casson,and Vocadlo models do not give a good ability.
Application of semiconductor sensors has been widely spreaded into various industries because those have several merits like easy miniaturization and batch production comparison with previous mechanical sensors. But external conditions such as thermal and repetitive load have a bad effect on sensors's lifetime. Especially, this paper was focused on fatigue life of a interconnect made by various materials. Firstly we implemented the stress analysis for interconnect under thermal load and wording pressure. And the fatigue lifetime of each material was induced by Manson & Coffin Equation using the plastic stress-strain curve obtained by the plastic-elastic Finite Element Analysis. The Fatigue lifetime in its bottom is smaller than others and bending load have not an effect on the fatigue lifetime of the interconnect but the stress distribution.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.35
no.2
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pp.73-82
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2022
The study presents a three-dimensional approach to simulate the nonlinear behavior of a 72 m long Ultra High Performance Fiber Reinforced Concrete (UHPFRC) pre-stressed box girder for a pedestrian bridge in Busan, South Korea. The concrete damage plasticity (CDP) model is adopted to model the non-linear behavior of the UHPFRC material, in which the material properties are obtained from uniaxial compressive and tensile tests. The simulation model based on the proposed stress-strain curve is validated by the results of four-point bending model tests of a 50 m UHPFRC pre-stressed box girder. The results from the simulation models agree with the experimental observations and predict the flexural behavior of the 50 m UHPFRC pre-stressed box girder accurately. Afterward, the validated model is utilized to investigate the flexural behavior of the 72 m UHPFRC pre-stressed box girder. Here, the load-deflection curve, stress status of the girder at various load levels, and connection details is analyzed. The load-deflection curve is also compared with design load to demonstrate the great benefit of the slender UHPFRC box girder. The obtained results demonstrate the applicability of the nonlinear finite element method as an appropriate option to analyze the flexural behavior of pre-stressed long-span girders.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.35
no.2
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pp.101-106
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2007
The optical performance of the mirror for satellite camera is highly dependent on the adhesive properties between the mirror and its support. Therefore, in order to design a mirror with high optical performance, the mechanical properties of adhesives should be well defined. In this paper, the mechanical properties of three kinds of space adhesives are studied. Elastic moduli of the adhesives are determined by tensile tests. Stress-strain relation is obtained by using exponential curve fitting for the adhesive which shows non-linear behavior. In case of the linear behavior material, elastic modulus is calculated through linear curve fitting. For the tensile tests, several points have been selected in the operating temperature range of the adhesive. The elastic modulus of each adhesive is expressed as a function of temperature. Characteristics of the adhesives are discussed regarding their temperature sensitivity.
Hot torsion tests were conducted to investigate the high temperature deformation behavior of $Al_{85}Ni_{10}Y_5$ alloy extrudates fabricated with amorphous ribbons. The powder metallurgy routes, hot pressing and hot extrusion were used to fabricate the extrudates. Thermal properties of amorphous ribbons with different thickness as a function of aging temperature were studied by thin film x-ray dif-fraction (XRD) and differential scanning calorimetry(DSC). The Al phase crystallite firstly formed in the amorphous ribbons and its crystallization temperature($T_x$)Was ~210${\circ}C$ During the processings of consolidation and extrusion, nano-grained structure(~100 nm) was formed in the Al85Ni10Y5 alloy extrudates. The as-extrudated Al85Ni10Y5 alloy and the $Al_{85}Ni_{10}Y_5$ alloy annealed at 250${\circ}C$ for 1 hour showed a flow curve of DRV(dynamic recovery) during hot deformation at 400-550${\circ}C$. On the other hand, the $Al_{85}Ni_{10}Y_5$ alloy annealed at 400${\circ}C$ for 1 hour showed a flow curve of DRX(dynamic recrys-tallization) during hot deformation at 450-500${\circ}C$. Also the flow stress and flow strain of the $Al_{85}Ni_{10}Y_5$ alloy extrudate annealed at 400${\circ}C$ were higher than those at 250${\circ}C$.
Lee, Jin Hyok;Bae, Jong Woo;Choi, Myoung Chan;Yoon, Yoo-Mi;Park, Sung Han;Jo, Nam-Ju
Elastomers and Composites
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v.53
no.4
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pp.213-219
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2018
The degradation mechanism and physical properties of an FKM O-ring were observed with thermal aging in this experiment. From X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis, we could observe carbon (285 eV), fluoro (688 eV), and oxygen (531 eV) peaks. Before thermal aging, the concentration of fluoro atoms was 51.23%, which decreased to 8.29% after thermal aging. The concentration of oxygen atoms increased from 3.16% to 20.39%. Under thermal aging, the FKM O-ring exhibited debonding of the fluoro-bond by oxidation. Analysis of the C1s, O1s, and F1s peaks revealed that the degradation reaction usually occurred at the C-F, C-F2, and C-F3 bonds, and generated a carboxyl group (-COOH) by oxidation. Due to the debonding reaction and decreasing mobility, the glass transition temperature of the FKM O-ring increased from $-15.91^{\circ}C$ to $-13.79^{\circ}C$. From the intermittent CSR test, the initial sealing force was 2,149.6 N, which decreased to 1,156.2 N after thermal aging. Thus, under thermal aging, the sealing force decreased to 46.2%, compared with its initial state. This phenomenon was caused by the debonding reaction and decreasing mobility of the FKM O-ring. The S-S curve exhibited a 50% increase in modulus, with break at a low strain and stress state. This was also attributed to the decreasing mobility due to thermal aging degradation.
Mona M. Fawzy;Fattouh M. F. Shaker;Alia M. Ayyash;Mohamed M. Salem
Steel and Composite Structures
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v.50
no.1
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pp.1-13
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2024
The objective of this research is to study experimentally and numerically the behavior of steel beam columns with openings. Although the presence of openings in the beam columns is inevitable, finding ways to maintain strength is crucial. The studied parameters are opening shape, the ratio between opening height to specimen height, the percentage of opening location from support to beam column length, and web slenderness. Experimental tests are conducted including twelve specimens to study the effect of these parameters and record failure load, load deflection curve, and stress strain curve. Two failure modes are observed: local and flexural buckling. Interaction curves plotted from finite element model analysis are also used to expand the parametric study. Changing the location of the opening can decrease failure load by up to 7% and 60% in both normal and moment ratios respectively. Increasing the opening dimension can lead to a drop in the axial ratio by up to 29% and in the moment ratio by up to 74%. The weakest beam column behavior is noticed in specimens with rectangular openings which results from uneven and concentrated stresses around the opening. The main results of this research illustrate that the best location for opening is at 40% - 50% from beam column support. Also, it is advisable to use circular openings instead of rectangular openings in specimens having slender webs because moment ratios are raised by 85% accompanied by a rise in normal ratios by 9%.
Mun, Jae-Sung;Mun, Ju-Hyun;Yang, Keun-Hyeok;Lee, Ho
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.25
no.4
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pp.439-446
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2013
The objective of this study is to evaluate the workability and various mechanical properties of heavyweight magnetite concrete and examine the reliability of the design equations specified in code provisions. The main parameters investigated were the water-to-cement ratio and substitution level of normal-weight coarse aggregate (granite) for magnetite. The oven-dried unit weight of concrete tested ranged between 2446 and $3426kg/m^3$. The measured mechanical properties included compressive strength development, stress-strain curve, splitting tensile strength, moduli of elasticity and rupture, and bond stress-slip relationship of concrete. Test results revealed that the initial slump of heavyweight magnetite concrete increased as the substitution level of normal-weight coarse aggregate increases. The substitution level of normal-weight coarse aggregate had little influence on the compressive strength and tensile resistance capacity of heavyweight concrete, while it significantly affected the modulus of elasticity and stress-strain curves of such concrete. The design equations of ACI 349-06 and CEB-FIP provisions mostly conservatively predicted the mechanical properties of heavyweight magnetite concrete, but the empirical equations for modulus of elasticity and splitting tensile strength need to be modified considering the unit weight of concrete.
In this study, the flexural characteristics of reinforced polymer concrete T-beams strengthened with GFRP, typically used for bridges and parking structures, are investigated. A method to determine the flexural failure mode of reinforced polymer concrete T-beams comprised of compression failure (CF), tension failure (TF), and fiber sheet failure (FF) for different levels of GFRP strengthening is proposed. Moreover, the present study provides a formula to calculate the design flexural strength for each failure mode. In reinforced polymer concrete T-beams strengthened with GFRP, an ideal failure mode can be achieved when the failure occurs in the following order: 1) yield of steel reinforcement, 2) failure of GFRP, and 3) compression failure of concrete. In the case of FF mode, due to GFRP failure before the polymer concrete crushing in compression region, a concept of equivalent rectangular block based on the ultimate limit state of concrete should not be used. Thus, this study suggests an idealized stress-strain curve for polymer concrete and finds parameters for stress block, ${\alpha}$ and ${\beta}$ based on the strain distribution in polymer concrete. Furthermore, the present study suggests an aspect ratio of 2.5 by examining the compressive stress distribution and design flexural strength characteristics for different aspect ratio of T-beams. This study also provides a design flexural strength formula, and validates its acceptability based on experiment and theoretical analysis.
This paper was performed to evaluate the properties of no-coarse lightweight concrete using perlite and expanded polystyrene bead on fine aggregate. The results were shown that w/c and unit weight was affected by absorption ratio and unit weight of using aggregate itself. The compressive strength of no-coarse lightweight concrete was showed $187kgf/cm^2$ by using natural sand, $170kgf/cm^2$ by using perlite. Tensile and bending strength were showed the same tendency of compressive strength, but when expanded polystyrene bead concrete dose not have strength nearly. The pulse velocity and static modulus of elasticity of no-coarse lightweight concrete were smaller than that of normal cement concrete. And stress-strain curves were shown that was increased with increase of stress, and when the stress-strain curve using expanded polystyrene bead was repeated at short intervals increase and decrease irregularly.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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