• 제목/요약/키워드: Stress-strain-strength behavior

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Studying the influences of mono-vacancy defect and strain rate on the unusual tensile behavior of phosphorene NTs

  • Hooman Esfandyari;AliReza Setoodeh;Hamed Farahmand;Hamed Badjian;Greg Wheatley
    • Advances in nano research
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    • 제15권1호
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    • pp.59-65
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    • 2023
  • In this present article, the mechanical behavior of single-walled black phosphorene nanotubes (SW-αPNTs) is simulated using molecular dynamics (MD). The proposed model is subjected to the axial loading and the effects of morphological parameters, such as the mono-vacancy defect and strain rate on the tensile behavior of the zigzag and armchair SW-αPNTs are studied as a pioneering work. In order to assess the accuracy of the MD simulations, the stress-strain response of the current MD model is successfully verified with the efficient quantum mechanical approach of the density functional theory (DFT). Along with reproducing the DFT results, the accurate MD simulations successfully anticipate a significant variation in the stress-strain curve of the zigzag SW-αPNTs, namely the knick point. Predicting such mechanical behavior of SW-αPNTs may be an important design factor for lithium-ion batteries, supercapacitors, and energy storage devices. The simulations show that the ultimate stress is increased by increasing the diameter of the pristine SW-αPNTs. The trend is identical for the ultimate strain and stress-strain slope as the diameter of the pristine zigzag SW-αPNTs enlarges. The obtained results denote that by increasing the strain rate, the ultimate stress/ultimate strain are respectively increased/declined. The stress-strain slope keeps increasing as the strain rate grows. It is worth noting that the existence of mono-atomic vacancy defects in the (12,0) zigzag and (0,10) armchair SW-αPNT structures leads to a drop in the tensile strength by amounts of 11.1% and 12.5%, respectively. Also, the ultimate strain is considerably altered by mono-atomic vacancy defects.

Description of reversed yielding in thin hollow discs subject to external pressure

  • Alexandrov, Sergei E.;Pirumov, Alexander R.;Jeng, Yeau-Ren
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제58권4호
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    • pp.661-676
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    • 2016
  • This paper presents an elastic/plastic model that neglects strain hardening during loading, but accounts for the Bauschinger effect. These mathematical features of the model represent reasonably well the actual behavior of several materials such as high strength steels. Previous attempts to describe the behavior of this kind of materials have been restricted to a class of boundary value problems in which the state of stress in the plastic region is completely controlled by the yield stress in tension or torsion. In particular, the yield stress is supposed to be constant during loading and the forward plastic strain reduces the yield stress to be used to describe reversed yielding. The new model generalizes this approach on plane stress problems assuming that the material obeys the von Mises yield criterion during loading. Then, the model is adopted to describe reversed yielding in thin hollow discs subject to external pressure.

Mn-B 합금계 고강도 강의 동적 물성 (Dynamic Material Property of Mn-B Alloy High-Strength Steel)

  • 최창;홍성인
    • 한국정밀공학회지
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    • 제13권11호
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    • pp.124-131
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    • 1996
  • The dynamic material property of Mn-B ally high-strength steel is investigated through the rod impact test which is one of simple test methods for the analysis of the material behavior under high-strain-rate. Rod impact test is performed to produce the deformed shape of rod and analyzed by the one-dimensional theory based on conservation law and the two-dimensional hydrocode AUTODYN-2D. The dynamic yield stress is determined and compared with the static yield stress to investigate the strain-rate sensitivity of Mn-B alloy high-strength steel.

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UHPCC의 압축응력-변형률 관계에 대한 강섬유 혼입률의 영향 (The Effect of Steel-Fiber Contents on the Compressive Stress-Strain Relation of Ultra High Performance Cementitious Composites (UHPCC))

  • 강수태;류금성
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제23권1호
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    • pp.67-75
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    • 2011
  • 이 연구에서는 UHPCC에서 강섬유 혼입률이 압축거동에 미치는 영향에 관한 연구를 수행하였으며, 그 결과로부터 UHPCC에 적용가능한 압축거동 모델을 제시하고자 하였다. 섬유혼입률 0~5 vol.%에 대해 실험을 수행한 결과, 섬유혼입률이 증가함에 따라 압축강도 및 그 때의 극한변형률 및 탄성계수가 증가하는 경향을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과는 100 MPa 이하의 강섬유보강 콘크리트에 대한 기존 연구 결과들과 비교했을 때, 압축강도는 섬유보강효과가 거의 동일한 경향을 나타내는 반면, 극한변형률과 탄성계수에 대한 섬유보강효과는 상대적으로 훨씬 적게 나타났다. 섬유혼입률이 증가함에 따른 UHPCC의 압축강도, 극한변형률 및 탄성계수의 변화를 섬유보강지수(RI)를 이용한 선형관계식으로 표현하였다. UHPCC의 압축거동에 대한 섬유보강효과는 거동의 형상에 전혀 영향을 미치지 않으며, 다만 압축강도와 그 때의 극한변형률 및 탄성계수에 영향을 미치는 점을 고려하여 UHPCC의 압축응력-변형률 관계를 제시하였다.

준설토를 이용한 경량기포혼합토의 역학적 특성 연구 (Mechanical Characteristics of Light-weighted Foam Soil Consisting of Dredged Soils)

  • 김주철;이종규
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제18권4호
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    • pp.309-317
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    • 2002
  • 본 논문은 경량기포혼합토(LWFS)의 역학적 특성에 대하여 연구하였다. 경량기포혼합토는 단위중량의 감소와 압축 강도의 증가를 위하여 연안준설토, 고화제 및 기포를 혼합하여 제작되었다. 초기함수비, 고화제 함유율, 양생조건 및 구속압 등 다양한 조건으로 경량기포혼합토를 제작하여 일축 및 삼축압축시험을 실시하였다. 경량기포혼합토의 실험결과는 동일한 단위중량일 경우 응력-변형 거동과 압축강도는 준설토의 초기함수비보다 고화제 함유율에 더 영향을 받는 것으로 나타났다. 한편 삼축압축시험에서 응력-변형 관계는 양생조건에 관계없이 변형-연화거동을 나타내었다. 구속압에 따른 응력-변형 거동은 경량기포혼합토의 일축압축강도와 근접한 구속압을 경계로 다르게 변화하는 것으로 나타났다. 압축강도 200kPa 이상으로 지반개량을 하기 위해 요구되는 경량기포혼합토의 배합비는 준설토의 초기함수비 100%~160%와 고화제 함유율 6.6%로 나타났다.

하이브리드 섬유보강 시멘트복합체의 인장거동에 미치는 변형속도의 영향 (Effect of Strain Rate on Tensile Behavior of Hybrid Fiber Reinforced Cement-based Composites)

  • 손민재;김규용;이보경;이상규;김경태;남정수
    • 한국건축시공학회:학술대회논문집
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    • 한국건축시공학회 2017년도 춘계 학술논문 발표대회
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    • pp.122-123
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    • 2017
  • In this study, the tensile behavior of single and hybrid fiber reinforced cement composite according to strain rate was evaluated. Experimental results, in the strain rate 10-6/s, fiber reinforced cement composite showed improved of tensile strength and decrease of strain at peak stress as SSF volume content increased. In the strain rate 101/s, the single and hybrid reinforced cement composite' s tensile properties are improved, because of the improved bond strength between the fiber and matrix. And hybrid fiber reinforced cement composite showed high energy absorption capacity, because the SSF prevented the cracking and fracture of the surrounding matrix when during the HSF pull-out.

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온도, 변형 및 응력 계측을 통한 초기재령 콘크리트의 임계수화도 및 열팽창계수 추정 (Estimation of Critical Degree of Hydration and Thermal Expansion Coefficient of Early-Age Concrete from Measured Temperature, Strain and Stress)

  • 오병환;최성철;신준호
    • 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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    • 한국콘크리트학회 2002년도 가을 학술발표회 논문집
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    • pp.809-814
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    • 2002
  • Recently, the properties of early-age concrete are increasingly important because these properties directly influence the behavior of early-age concrete structures including stress and cracking behavior. Nevertheless, the studies on early-age concrete are limited to strength and temperature development. The purpose of present study is to propose a simple and rational method which can predict the stress and strain behavior of young age concrete. A series of test have been done to measure the temperature development, strains and stresses in concrete members. The concept of equivalent age was used to define the degree of hydration and this degree of hydration was used to calculate the strength and elastic modulus. The critical degree of hydration and thermal expansion coefficient were calculated using experimental data. It is seen that the critical degree of hydration range from 0.05 to 0.11 based on the measuring method. The thermal expansion coefficient was calculated based on the measured non-mechanical strain and it is found that the coefficient decreases slightly with the increase of age. The consideration of critical degree of hydration in calculating stresses gives more accurate results. The present study provides useful method and data in evaluating early-age behavior of concrete structure.

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고강도 철근 콘크리트 보의 휨 설계 및 연성능력 (Flexural Design and Ductile Capacity of Reinforced High Strength Concrete Beams)

  • 신성우;유석형;안종문;이광수
    • 콘크리트학회지
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    • 제8권6호
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    • pp.141-149
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    • 1996
  • 동일한 인장철근배근상태($\rho$/$\rho_b$=constant)에서 휨을 받는 고강도 철근 콘크리트 보는 보통강도의 철근 콘크리트보에 비해 더욱 취성적인 거동을 하게 된다. 본 실험결과 연성적인 파괴를 유도하기 위하여 콘크리트의 강도가 830kg/$cm^2$이상일 경우 철근비를 $0.6\rho_b$이하로 배근하여야 할 것으로 나타났다. 또한 콘크리트 강도가 830kg/$cm^2$ 이상일 경우 사각형응력 블록을 사용한 ACI 휨강도식의 안전율이 감소하였으며, 삼각형에 가까운 압축응력 분포를 나타내었다. 이는 콘크리트 강도가 증가할수록 응력-변형률 곡선이 거의 선형적으로 증가하는 재료적 성질에 기인하는 것으로 사료된다.

지오그리드 혼합 보강경량토의 압축강도특성 연구 (Characteristics of Compressive Strength of Geogrid Mixing Reinforced Lightweight Soil)

  • 김윤태;권용규;김홍주
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제22권7호
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    • pp.37-44
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    • 2006
  • 본 연구는 지오그리드 혼합 보강경량토의 응력-변형 거동과 강도 특성에 대해 조사하였다. 경량혼합토의 압축강도를 증진하기 위해 경량혼합토에 지오그리드를 혼합하였다. 시험 공시체는 다양한 종류의 배합조건 즉, 시멘트 함유율, 함수비, 기포 함유율에 따라서 각각 제작되어졌고, 여러번의 일축압축강도시험이 수행되었다. 시험결과로부터, 경량혼합토의 일축압축강도와 응력-변형 거동은 배합조건에 의해 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 시멘트 함유율이 증가됨에 따라 일축압축강도 또한 증가한다. 그러나 초기 함수비나 기포 함유율이 증가함에 따라 일축압축강도는 감소하였다. 거의 모든 경우에서 지오그리드에 의한 보강 효과 때문에 지오그리드 보강경량토의 강도가 증가되는 것이 관찰되었다. 지오그리드 혼합 보강경량토의 응력-변형률 관계는 취성거동이라기 보다는 연성적인 거동특성을 가졌다. 보강경량토에서 할선 탄성계수 ($E_{50}$)는 지오그리드 함유로 인해 강도가 증가함에 따라 증가되었다.

Aging 효과에 따른 낙동강 모래의 비배수 전단거동 특성 (Characteristics of Undrained Shear Behavior for Nak-Dong River Sand Due to Aging Effect)

  • 김영수;김대만
    • 한국지반공학회:학술대회논문집
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    • 한국지반공학회 2005년도 춘계 학술발표회 논문집
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    • pp.916-923
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    • 2005
  • In this study, to observe aging effect of undrained shear behavior for Nak-Dong River sand, undrained static and cyclic triaxial tests were performed with changing relative density ($D_r$), consolidation stress ratio($K_c$) and consolidation time. As a result of the test, the modulus of elasticity to all samples estimated within elastic zone by the micro strain of about 0.05% in case of static shear behavior increased with the lapse of consolidation time significantly, so aging effect was shown largely. Also strength of phase transformation point(S_{PT}$) and strength of critical stress ratio point($S_{CSR}$) increased with the lapse of consolidation time. Undrained cyclic shear strength($R_f$) obtained from the failure strain 5% increased in proportion to relative density($D_r$) and initial static shear stress($q_{st}$), $R_f$ of consolidated sample for 1,000 minutes increased about 10.6% compared to that for 10 minutes at the loose sand, and $R_f$ increased about 7.0% at the medium sand. In situ application range of $R_f$ to the magnitude of earthquake for Nak-Dong River sand was proposed by using a increasing rate of $R_f$ as being aging effect shown from this test result.

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