Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.14
no.5
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pp.100-106
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2006
NiTi alloy known as its shape memory effect also has superelastic characteristic, which makes it possible to be elastic under large deformation. Since the tensile strength of the alloy is very high and density is low compared to carbon steel, it can be applied to lightweight structural design. In order to design structures with shape memory alloy, finite element analysis is used and a constitutive algorithm based on Aurrichio's model is added to LS-DYNA as a user subroutine. Explicit time integration and shell element formulation are used to simulate thin-walled structures. The algorithm uses Drucker-Prager type loading condition to calculate martensite volume fraction during the transformation. The implemented algorithm is verified in uni-axial loading condition and martensite phase transformation can be detected well with the algorithm. In this study, as a energy absorbing structure, thin-walled tube is modeled with finite elements and the deformation behavior is studied. Simulation results has shown that the martensite transformation was generated in loading condition. After plastic deformation reached, the load decreases linearly without reverse martensite transformation.
This paper presents an investigation on seismic behavior of out-of-code Q690 circular high-strength concrete-filled thin-walled steel tubular (HCFTST) columns made up of high-strength (HS) steel tubes (yield strength $f_y{\geq}690MPa$). Eight Q690 circular HCFTST columns with various diameter-to-thickness (D/t) ratios, concrete cylinder compressive strengths ($f_c$) and axial compression ratios (n) were tested under the constant axial loading and reversed cyclic lateral loading. The obtained lateral load-displacement hysteretic curves, energy dissipation, skeleton curves and ductility, and stiffness degradation were analyzed in detail to reflect the influences of tested parameters. Subsequently, a simplified shear strength model was derived and validated by the test results. Finally, a finite element analysis (FEA) model incorporating a stress triaxiality dependent fracture criterion was established to simulate the seismic behavior. The systematic investigation indicates the following: compared to the D/t ratio and axial compression ratio, improving the concrete compressive strength (e.g., the HS thin-walled steel tube filled with HS concrete) had a slight influence on the ductility but an obvious enhancement of energy dissipation and peak load; the simplified shear strength model based on truss mechanism accurately predicted the shear-resisting capacity; and the established FEA model incorporating steel fracture criterion simulated well the seismic behavior (e.g., hysteretic curve, local buckling and fracture), which can be applied to the seismic analysis and design of Q690 circular HCFTST columns.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.24
no.4
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pp.290-296
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2011
Carbon nanotubes (CNTs) have excellent electrical, chemical stability, mechanical and thermal properties. In this paper, networks of Multi-walled carbon nanotube (MWCNT) materials were investigated as a resistive gas sensors for the $H_2$ gas detection. Sensor films were fabricated by the air spray method using the multi-walled CNTs dispersion solution on the glass substrates cured with plasma and nitrocellulose. Sensors were characterized by the resistance measurements in the self-fabricated oven in order to find the optimum detection properties for the hydrogen gas molecular. The sensitivity and the linearity of the MWVNT sensors using the glass substrate cured with plasma for the $H_2$ gas concentration of 0.06~0.6 ppm are 0.013~0.097%/sec and 0.131~0.959%FS, respectively. The MWCNT film was excellent in the response for the hydrogen gas moleculars and its reaction speed was very fast, which could be using as hydrogen gas sensor. The resistance of the fabricated sensors decreases when the sensors are exposed to $H_2$ gas.
This paper presents a combined numerical and theoretical study on the composite action between steel and concrete of circular steel tube confined concrete (STCC) stub columns under axial compressive loading with a full theoretical elasto-plastic model and finite element (FE) model in comparison with experimental results. Based on continuum mechanics, the elasto-plastic model for STCC stub columns was established and the analysis was realized by a FORTRAN program and the three dimensional FE model was developed using ABAQUS. The steel ratio of the circular STCC columns were defined in range of 0.5% to 2% to analyze the composite action between steel tube and concrete, and make a further study on the advantages of the circular STCC columns. By comparing the results using the elasto-plastic methods with the parametric analysis result of FE model, the appropriate friction coefficient between the steel tube and core concrete was defined as 0.4 to 0.6. Based on ultimate balance theory, the formula of ultimate load capacity applying to the circular STCC stub columns was developed.
Concrete-filled steel tubes (CFSTs) nowadays are widely used as the main parts of momentous structures, and its connection has gained increasing attention as the complexity in configuration and load transfer mechanism. This paper proposes a novel CFST pier-to-footing incorporating tube-confined RC encasement. Such an innovative approach offers several benefits, including expedited on-site assembly, effective confinement, and collision resistance and corrosion resistance. The seismic behavior of such CFST pier-to-footing connection was studied by testing eight specimens under quasi-static cyclic lateral load. In the experimental research, the influences on the seismic behavior and the order of plastic hinge formation were discussed in detail by changing the footing height, axial compression ratio, number and length of anchored bars, and type of confining tube. All the specimens showed sufficient ductility and energy dissipation, without significant strength degradation. There is no obvious failure in the confined footing, while local buckling can be found in the critical section of the pier. It suggests that the footing provides satisfactory strength protection for the connection.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.39
no.1
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pp.11-19
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2015
We present the results of a multi-material numerical investigation of the propagation of a combustible gas mixture detonation in narrow metal tubes. We use an experimentally tuned one step Arrhenius chemical reaction and ideal gas equation of state (EOS) to describe stoichiometric $H_2-O_2$ and $C_2H_4-O_2$ detonations. The purely plastic deformations of copper and steel tubes are modeled using the Mie-Gruneisen EOS and Johnson-Cook strength model. To precisely track the interface motion between the detonating gas and the deforming wall, we use the hybrid particle level-sets within the ghost fluid framework. The calculated results are validated against the experimental data because the results explain the process of the generation and subsequent interaction of the expansion wave with the high-strain-rate deformation of the walls.
A large diameter sampler was developed to take undisturbed samples from not only soft ground but also sandy and weathered ground. The large diameter sampler which was developed in Korea Institute of Construction Technology(KICT-type large diameter sampler) was manufactured based on the principle of triple core barrel sampling. A specially designed cutting device was used to cut and contain various kinds of samples in the sampler during a sampling and retrieval procedure. By adjusting the stiffness of the spring located at the top of the sampler, the distance between the cutting shoe and auger can be controlled in accordance with the ground condition. In order to investigate the applicability of the developed sampler and compare the quality of the samples taken by the sampler with that by the traditional thin-walled tube sampler, samples were taken at various sites according to the ground condition. And a series of laboratory tests such as the unconfined compress ion test, triaxial compression test, oedometer test, large diameter Rowe cell consolidation test (D: 150 mm) were performed. The test results showed that the samples by the KICT-type large diameter sampler show higher quality than the samples by the thin-walled tube sampler. And the validity and applicability of the developed KICT-type large diameter sampler was confirmed accordingly.
In this paper, the single and multi-objective optimization of thin-walled conical tubes with different types of indentations under axial impact has been investigated using surrogate models called metamodels. The geometry of tapered thin-walled tubes has been studied in order to achieve maximum specific energy absorption (SEA) and minimum peak crushing force (PCF). The height, radius, thickness, tapered angle of the tube, and the radius of indentation have been considered as design variables. Based on the design of experiments (DOE) method, the generated sample points are computed using the explicit finite element code. Different surrogate models including Kriging, Feed Forward Neural Network (FNN), Radial Basis Neural Network (RNN), and Response Surface Modelling (RSM) comprised to evaluate the appropriation of such models. The comparison study between surrogate models and the exploration of indentation shapes have been provided. The obtained results show that the RNN method has the minimum mean squared error (MSE) in training points compared to the other methods. Meanwhile, optimization based on surrogate models with lower values of MSE does not provide optimum results. The RNN method demonstrates a lower crashworthiness performance (with a lower value of 125.7% for SEA and a higher value of 56.8% for PCF) in comparison to RSM with an error order of $10^{-3}$. The SEA values can be increased by 17.6% and PCF values can be decreased by 24.63% by different types of indentation. In a specific geometry, higher SEA and lower PCF require triangular and circular shapes of indentation, respectively.
The flat dilatometer(DMT) has been practically used as an in-situ test equipment. It is a simple, rapid and cost-effective tool to characterize the in-situ stress-strain-strength properties of various types of ground materials. However, the results of flat DMT should be validated with considerable data with respect to the known reference values for a specific site. In this study, the applicability of existing relationships which were established for other local deposits is verified by performing the tests in several clay deposits. To compare with the DMT results, field vane tests and cone penetration tests were also carried out in the same field as reference tests, and unconsolidated undrained tests, oedometer tests, and other fundamental material properties tests were conducted on the thin-walled tube samples in the laboratory. The results of the flat DMT combined with empirical correlations are used to estimate soil types, unit weights, coefficients of lateral earth pressure at rest, overconsolidation ratios, constrained moduli and undrained shear strengths of three clay local deposits. It was found that various geotechnical properties estimated from the flat DMT generally well agree with those from the reference tests.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.7
no.8
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pp.180-189
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1999
This paper describes the collapse characteristics of the rectangular tube under eccentric compressive load. Local buckling stress and maximum crippling load are investigated. A thin-walled tube under load is controlled by local buckling or yielding of material according to the ratio of thickness to width (t/b) of the cross section, and subsequent collapse of the section. The relationship can be divided into three regions : elastic , post-buckling and crippling . the load-displacement relationship is theoretically presented in each region by introducing the stress distribution of the cross section in the loading process. And the maximum load carrying capacity is derived in the closed form as a function of normal stress on the flange and web.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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