Three-point bending specimens have been used to investigate the mixed mode fracture of green sandstone. Dimensionless stress intensity factors and T-stresses were calculated first by using the finite element method for various crack lengths, crack angles and span to length ratios. It is shown that three-point bending specimens can provide the whole range of mode mixities from pure mode I to pure mode II, provided suitable values are chosen for the crack angle and span to length ratio. The fracture test results were also used to compare with predictions of different criteria. These comparisons show that modified criteria including the influence of the T-stress agree better with experiment than the conventional criteria but that no one criterion matches perfectly the test results.
In this paper, the buckling behavior of triaxially braided circular arch with monosymmetric open section subjected to three-point bending was studied experimentally and numerically. First, test specimens were manufactured using vacuum assisted resin transfer molding (VARTM). Then the specimen was tested under three-point bending to determine the ultimate buckling strength. Before performing the numerical analysis, effective material properties of the braided composite were obtained through micro-meso scale analysis virtual testing validated with available test results. Then linear buckling analysis and geometrically non-linear post buckling analysis, established to simulate the test setup, were performed to study the buckling behavior of the composite frame. Analysis results were compared with experimentally obtained ones for verification. The effect of manufacturing defects of tow misalignment, irregular surface and resin rich region, and uncertainties during test setup were studied using numerical models. From the numerical analyses performed it was observed that both manufacturing defect and uncertainties had effect on the buckling behavior and strength.
The effect of high temperature-moisture on corrosion and mechanical properties for Sn-0.7Cu, Sn-3.0Ag-0.5Cu (SAC305) solders on flexible substrate was studied using Highly Accelerated Temperature/Humidity Stress Test (HAST) followed by three-point bending test. Both Sn-0.7Cu and SAC305 solders produced the internal $SnO_2$ oxides. Corrosion occurred between the solder and water film near flexible circuit board/copper component. For the SAC305 solder with Ag content, furthermore, octahedral corrosion products were formed near Ag3Sn. For the SAC305 and Sn-0.7Cu solders, the amount of internal oxide increased with the HAST time and the amount of internal oxides was mostly constant regardless of Ag content. The size of the internal oxide was larger for the Sn-0.7Cu solder. Despite of different size of the internal oxide, the fracture time during three-point bending test was not significantly changed. It was because the bending crack was always initiated from the three-point corner of the chip. However, the crack propagation depended on the oxides between the flexible circuit board and the Cu chip. The fracture time of the three-point bending test was dependent more on the crack initiation than on the crack propagation.
Sayed Mohammad Hossein Izadi;Mahdi Fakoor;Babak Mirzavand
Steel and Composite Structures
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제53권1호
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pp.91-101
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2024
A cost-effective fabrication method suitable for research purposes is proposed in this study. The elastic modulus of the fabricated functionally graded materials is evaluated and compared using two experimental methods: the three-point bending test and the tensile test, with a focus on the fiber volume fraction of the FGM layers. New methods for computing the elastic modulus are introduced, which are based on Castigliano's theorem and the secant modulus concept, incorporating the non-linear behavior of the material. Additionally, the mode I fracture toughness of the FGM layers is measured accurately using the three-point bending test and finite element analysis, and the influence of varying fiber volume fractions on this parameter is investigated through statistical analysis. Results indicate that while an increase in fiber volume fraction correlates with a rise in elastic modulus, it does not necessarily lead to an enhancement in mode I fracture toughness, highlighting the complex interactions between material composition and mechanical properties.
A comprehensive numerical study on the three point bending behavior of Aluminum foam-filled stainless steel tube has been performed. Aluminium alloy foams with various densities were produced and their mechanical properites were evaluated. Finite element(FE) analysis of three point bending test was performed to evaluate bending behavior of foam filled cylindrical structures. Results showed that foam filling offered remarkable increase of bending resistance and enhanced the crashworthiness of the structure. It turned out to prevent the inward fold formation at the compression flange, resulted into the multiple propagating folds and increased the load carrying capacity.
Bending performances of aluminum square tube beams reinforced by aluminum plates under three point bending loads have been evaluated using experimental tests combined with theoretical and finite element analyses. A finite element simulation for the three-point bending test was performed. Basic properties of aluminum materials used for initial input data of the finite element simulation were obtained from the true stress-true strain curves of specimens which had been extracted from the Al tube beams. True stresses were determined from applied loads and cross-sectional area records of a tensile specimen with a rectangular cross-section by real-time photographing, and true strains were obtained from in-situ local elongation measurements of the specimen gage portion by the multi-point scanning laser extensometer. Six kinds of aluminum tube beam specimens adhered by aluminum plates were employed fur the bending test. The bending deformation behaviors up to the maximum load described by the numerical simulation were in good agreement with experimental ones. After passing the maximum load, reinforcing plate was debonded from the aluminum tube beam. An aluminum tube beam strengthened by aluminum plate on the upper web showed an excellent bending capability.
Displacements and strains are very important for material evaluation as critical factors to a machine's life cycle and safety. Typically, the strain gauge has been employed to measure displacement and strain. However, this contact-type measurement method has disadvantages that are not quantified under the test conditions of a specific object shape, surface roughness, and temperature. In this paper, the measurement of deflection and flexural strain due to the three-point bending test is presented, employing Digital Image Correlation (DIC) methods. In order to ensure measurement reliability, DIC and universal test machine methods were compared by measuring the deflections and flexural strains developed by such bending tests.
Kim, Wha-Jung;Lee, Jae-Min;Kim, Ji-Sik;Lee, Chang Joon
Smart Structures and Systems
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제10권6호
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pp.547-555
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2012
Measuring crack length in concrete fracture test is not a trivial problem due to high speed crack propagation. In this study, mechanoluminascent (ML) material, which emits visible light under stress condition, was employed to visualize crack propagation during concrete fracture test. Three-point bending test was conducted with a notched concrete beam specimen. The cracking images due to ML phenomenon were recorded by using a high speed camera as a function of time and external loadings. The experimental results successfully demonstrated the capability of ML material as a promising visualization tool for concrete crack propagation. In addition, an interesting cracking behavior of concrete bending fracture was observed in which the crack propagated fast while the load decreased slowly at early fracture stage.
Based on the experiment results, the damage and fracture behavior of concrete at the ages of 1d, 2d, 7d and 28d, in three-point bending and uniaxial tensile tests, were simulated with a finite element program, ABAQUS. The critical stress intensity factor $K_{IC}^s$ and the critical crack tip opening displacement ($CTOD_C$) of concrete were calculated with effective-elastic crack approach for the three-point bending test of grade C30 concrete. Based on the crack band model, a bilinear strain-softening curve was derived to simulate the LOAD-CMOD curves and LOAD-Displacement curves. In numerical analysis of the uniaxial tension test of concrete of grade C40, the damage and fracture mechanics were combined. The smeared cracking model coupling with damaged variable was adopted to evaluate the onset and development of microcracking of uniaxial tensile specimen. The uniaxial tension test was simulated by invoking the damage plastic model which took both damage and plasticity as inner variables with user subroutines. All the numerical simulated results show good agreement with the experimental results.
The currently observed trend in car manufacturing is to increase energy-efficiency by producing lighter cars. This study examines the replacement of particular parts, specifically around the impact beam, with material composites 30% lighter than conventional steel currently used. The shape of the impact beam was determined as the trapezoidal cross-sectional area with central reinforcement, using three-point bending analysis. A prototype was fabricated based on the findings of our study and its performance was evaluated by the three-point bending analysis; 2 ply of aramid applied for its displacement. The performance of the final prototype for the door assembly was evaluated using a side-door strength test, which resulted to measured initial strength of 10.5 KN and intermediate strength of 15.6 KN. This research provides a promising solution for better impact beam manufacturing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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