Several mathematical models describe the compressive behaviour of different types of concretes, but no specific one for foamed cellular concrete (FCC) has been developed. In this work, simple compression tests on FCC specimens of different mixes were conducted to study this material's compression behaviour curve until failure. Using continuous load and displacement measurement equipment, it was possible to obtain stress-strain curves up to peak for FCC of different strengths (from 1.20 to 47.34 MPa). Elastic modulus, compressive strength and failure strain values were also determined. Through the analysis of the mentioned curves, a mathematical model of them was obtained, through which it is possible to describe the compression behaviour of FCC up to failure. The comparison between the predicted curve against experimental data shows the effectiveness of the proposed model.
In this study, obtaining theoretical stress-strain curves and determining the parameters defining the equivalent rectangular stress block were aimed for 3 and 4-layered rectangular Reinforced Concrete (RC) cross-sections subjected to flexure. For these aims, the analytical stress-strain model proposed by Hognestad was chosen for the concrete grades (20 MPa≤fck≤60 MPa) used in this study. The tensile strength of the concrete was neglected and the thickness of the concrete layers in the compression zone of the concrete cross-section was taken as equal. In addition, while concrete strength was kept constant within each layer, concrete strengths belonging to separate layers were increased from the neutral axis towards the outer face of the compression zone of the concrete cross-section. After the equivalent rectangular stress block parameters were determined by numerical iterations, variations of these parameters depending on concrete strength in layers and layer numbers were obtained. Finally, some analytical equations have been proposed to predict the equivalent stress block parameters for the 3 and 4-layered RC cross-sections and validities of these proposed equations were shown by different metrics in this study.
In this paper, the effects of elevated temperatures on the strength and compressive stress-strain curve (SSC) of recycled coarse aggregate concrete with different replacement percentages are presented. 90 recycled coarse aggregate concrete prisms are heated up to 20, 200, 400, 600, $800^{\circ}C$. The results show that the compressive strength, split tensile strength, elastic modulus of recycled aggregate concrete specimens decline significantly as the temperature rise. While the peak strain increase of recycled aggregate concrete specimens as the temperature rise. Compared to the experimental curves, the proposed stress-strain relations for recycled aggregate concrete after exposure elevated temperatures can be used in practical engineering applications.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.33
no.10
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pp.1054-1064
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2009
In this work, we predict a true fracture strain using load-displacement curves from tensile test and finite element analysis (FEA), and suggest a method for acquiring true stress-strain (SS) curves by predicted fracture strain. We first derived the true SS curve up to necking point from load-displacement curve. As the beginning, the posterior necking part of true SS curve is linearly extrapolated with the slope at necking point. The whole SS curve is then adopted for FE simulation of tensile test. The Bridgman factor or suitable plate correction factors are applied to pre and post FEA. In the load-true strain curve from FEA, the true fracture strain is determined as the matching point to test fracture load. The determined true strain is validated by comparing with test fracture strain. Finally, we complete the true SS curve by combining the prior necking part and linear part, the latter of which connects necking and predicted fracture points.
In this study, effect of steel fibers on toughness and some mechanical properties of concrete were investigated. Hooked-end steel fibers were used in concrete samples with three volume fractions (${\nu}_f$) of 0.5%, 0.75% and 1% and for two aspect ratios (l/d) of 45 and 65. Compressive and flexural tensile strength and modulus of elasticity of concrete were determined for cylindrical, cubic and prismatic samples at the age of 7 and 28 days. The stress-strain curves of standard cylindrical specimens were studied to determine the effect of steel fibers on toughness of steel-fiber-reinforced concrete (SFRC). In addition, the relationship between compressive strength and the flexural tensile strength of SFRC were reported. Finally, a simple model was proposed to generate the stress-strain curves for SFRC based on strains corresponding to the peak compressive strength and 60% of peak compressive stress. The proposed model was shown to provide results in good correlation with the experimental results.
This paper aims to analytically investigate the effect of shear stress at the concrete-steel interface on the mechanical behavior of the circular steel tube-confined concrete (STCC) stub columns with active and passive confinement subjected to axial compression. Nonlinear 3D finite element models divided into the four groups, i.e. circumferential-grooved, talc-coated, lubricated, and normal groups, with active and passive confinement were developed. An innovative method was used to simulate the actively-confined specimens, and then, the results of the finite element models were compared with those of the experiments previously conducted by the authors. It was revealed that both the predicted peak compressive strength and stress-strain curves have good agreement with the corresponding values measured for the confined columns. Then, the mechanical properties of the active and passive specimens such as the concrete-steel interaction, longitudinal and hoop stresses of the steel tube, confining pressure applied to the concrete core, and compressive stress-strain curves were analyzed. Furthermore, a parametric study was performed to explore the effects of the concrete compressive strength, steel tube diameter-to-wall thickness ratio, and prestressing level on the compressive behavior of the STCC columns. The results indicate that reducing or removing the interfacial shear stress in the active and passive specimens leads to an increase in the hoop stress and confining pressure, while the longitudinal stress along the steel tube height experiences a decrease. Moreover, prestressing via the presented method is capable of improving the compressive behavior of STCC columns.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.19
no.4
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pp.1051-1061
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1995
In order perform leak-before-break design of nuclear piping systems and integrity evaluation of reactor vessels, full stress-strain (.sigma. - .epsilon.) curves and fracture resistance (J-R) curves are required. However it is time-consuming and expensive to obtain J-R curves experimentally. The objective of this paper is to develop two methods for J-R curve prediction. In the first method, elastic-plastic finite element analyses for a series of crack length / specimen width ratio were performed. Accordingly the load versus load line displacement (P .delta.) curve corresponding to the fracture strain is obtained and the J-R curve based on the generalized locus method is obtained. In the second method, the correlation between .sigma.-.epsilon. curves and J-R curves was statistically analyzed and an empirical equation to predict the J-R curve from the .sigma.-.epsilon. test result is proposed. A good correlation between the predicted results based on the proposed methods and the experimental ones is obtained.
To investigate the dynamic strain aging (DSA) behavior of Alloy 617, high-temperature tensile tests were carried out with strain rates variations of $10^{-3}/s$, $10^{-4}/s$, and $10^{-5}/s$ from $24^{\circ}C$ to $950^{\circ}C$. Five flow relationships, Hollomon, Ludwik, Swift, Ludwigson, and Voce, were applied to describe the tensile true stress-strain curves, and the DSA region was defined. In describing the tensile curves, Ludwigson's equation was superior to the other equations, and the DSA region was adequately defined by this equation as plateaus at intermediate temperatures from $200^{\circ}C$ to $700^{\circ}C$. It was identified that Alloy 617 is dominated by three types of serrations, known as Types D, A+B, and C. The activation energy values for each serration type were obtained by the Arrhenius equation. By using the obtained activation energy values, the serrated yielding map and the DSA mechanism were drawn and manifested. In addition, the relationship between the tensile strength and strain rate at higher temperatures above $700^{\circ}C$ was found to be closely related to the amounts of slip lines. In the scanning electron microscope (SEM) fractographs, there was a significant difference at the low, intermediate, and high temperatures, but almost the same to the three strain rates.
In order to study the axial compression performance of basalt-fiber reinforced recycled concrete (BFRRC) filled circular steel tubular short columns, the axial compression performance tests of seven short column specimens were conducted to observe the mechanical whole-process and failure mode of the specimens, the load-displacement curves and the load-strain curves of the specimens were obtained, the influence of design parameters on the axial compression performance of BFRRC filled circular steel tubular short columns was analyzed, and a practical mathematical model of stiffness degradation and a feasible stress-strain curve equation for the whole process were suggested. The results show that under the axial compression, the steel tube buckled and the core BFRRC was crushed. The load-axial deformation curves of all specimens show a longer deformation flow amplitude. Compared with the recycled coarse aggregate (RCA) replacement ratio and the basalt fiber dosage, the BFRRC strength has a great influence on the peak bearing capacity of the specimen. The RCA replacement ratio and the BFRRC strength are detrimental to ductility, whereas the basalt fiber dosage is beneficial to ductility.
In the present study, the tensile properties and dynamic strain aging of an Fe-24.5Mn-4Cr-0.45C alloy were investigated in terms of strain rate. During tensile testing at room temperature, all the stress-strain curves exhibited serrated plastic flows related to dynamic strain aging, regardless of the strain rate. Serration appeared right after yield stress at lower strain rates, while it was hardly observed at high strain rates. On the other hand, strain-rate sensitivity, indicating a general relationship between flow stress and strain rate at constant strain and temperature, changed from positive to negative as the strain increased. The negative strain-rate sensitivity can be explained by the Portevin Le Chatelier effect, which is associated with dynamic strain aging and is dependent on the strain rate because it is very likely that the dynamic strain aging phenomenon in high-manganese steels is involved in the interaction between moving dislocations and point-defect complexes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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