P. Kahhal;H. Ghorbani-Menghari;H. T. Kim;J. H. Kim
Transactions of Materials Processing
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v.32
no.1
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pp.28-34
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2023
In this research, a representative volume element (RVE)-based FE Model is presented to estimate the mechanical properties of additively manufactured continuous fiber-reinforced composites with different fiber orientations. To construct the model, an ABAQUS Python script has been implemented to produce matrix and fiber in the desired orientations at the RVE. A script has also been developed to apply the periodic boundary conditions to the RVE. Experimental tests were conducted to validate the numerical models. Tensile specimens with the fiber directions aligned in the 0, 45, and 90 degrees to the loading direction were manufactured using a continuous fiber 3D printer and tensile tests were performed in the three directions. Tensile tests were also simulated using the RVE models. The predicted Young's moduli compared well with the measurements: the Young's modulus prediction accuracy values were 83.73, 97.70, and 92.92 percent for the specimens in the 0, 45, and 90 degrees, respectively. The proposed method with periodic boundary conditions precisely evaluated the elastic properties of additively manufactured continuous fiber-reinforced composites with complex microstructures.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.19
no.3
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pp.180-188
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1999
The dynamic elastic properties of metal matrix composites were investigated by resonant ultrasound spectroscopy(RUS). The composites used in this study consisted of 2124 aluminum alloy reinforced with different concentrations of SiC particles. RUS can determine the nine independent elastic stiffness($C_{ij}$) for the orthorhombic symmetry on a small specimen simultaneously. The elastic constants were determined as a function of the volume fraction. A concept of effective aspect ratio. which combine the aspect ratio and the orientation of reinforcement. was used to calculate the initial moduli from Mori-Tanaka theory for the input of RUS minimization code. Young's moduli can be obtained from the measured stiffnesses. The results show that the elastic stiffness increases with increment of the particle content. The behavior of elastic stiffness indicates that the particle redistribution induced by the extrusion process enlarges the transversely isotropic symmetry as the fraction of reinforced particles increase. This relationship could be used for determination of the volume fractions of reinforcement as a potential tool of nondestructive material characterization.
Lee, Jong-Sub;Lee, Chang-Ho;Lee, Woo-Jin;Santamarina, J. Caries
Journal of the Korean Geotechnical Society
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v.22
no.8
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pp.129-136
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2006
Engineered mixtures, which consist of rigid sand particles and soft fine-grained rubber particles, are tested to characterize their small and large-strain responses. Engineered soils are prepared with different volumetric sand fraction, sf, to identify the transition from a rigid to a soft granular skeleton using wave propagation, $K_{o}-loading$, and triaxial testing. Deformation moduli at small, middle and large-strain do not change linearly with the volume fraction of rigid particles; instead, deformation moduli increase dramatically when the sand fraction exceeds a threshold value between sf=0.6 to 0.8 that marks the formation of a percolating network of stiff particles. The friction angle increases with the volume fraction of rigid particles. Conversely, the axial strain at peak strength increases with the content of soft particles, and no apparent peak strength is observed in specimens when sand fraction is less than 60%. The presence of soft particles alters the formation of force chains. While soft particles are not part of high-load carrying chains, they play the important role of preventing the buckling of stiff particle chains.
Ahn, Hyun-Joo;Kim, Jae-Hyun;Chang, Yoon-Hyuk;Steffe, James F.;Ng, Perry K.W.;Park, Hee-Ra
Food Science and Biotechnology
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v.17
no.1
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pp.52-57
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2008
The effects of transglutaminase (TG) on the pasting and rheological properties of different wheat cultivars ('Sharpshooter', 'Russ', and 'AcAriss') blended with barley (40%) or soy (20%) flour were investigated. In the rapid visco-analyzer (RVA) pasting profile, the addition of barley or soy flour to wheat flour samples induced a decrease in peak, trough, final viscosity, breakdown and setback values. However, TG treatment of these blends significantly increased peak viscosity and breakdown (p<0.05). In particular, TG treatment greatly increased the breakdown of wheat flour blended with soy flour, indicating that the cross-linking of proteins through TG may somehow be related to an increase in starch granule rupturing in pastes. Storage (G') and loss (G") moduli of the sample pastes increased with an increase in frequency ($\omega$), while complex viscosity (${\eta}*$) decreased. In all wheat cultivars, G', G", and $\eta$ were decreased by the addition of barley or soy flour, or TG treatment. Results suggest that protein cross-linking by TG can produce unique and improved properties in wheat flours blended with barley or soy flour.
PURPOSES : The hydrated lime-modified asphalt, which improves moisture resistance, is normally used for pavements to reduce the number of potholes. However, the method of applying the material properties of the lime-modified asphalt mixture for use in pavements is not covered in the Korean Pavement Research Program (KPRP). The objective of this research is to find a method for the design application of lime-modified asphalt's material properties to the KPRP. METHODS: The section for test design is selected in some conditions which are related to the level of design regarding Annual Average Daily Traffic (AADT). To define the application methods of hydrated lime in the KPRP, the models of fatigue, rut and international roughness index (IRI) are determined based on the M-EPDG test results from some earlier research results. Moreover, it is well known that dynamic moduli of the unmodified mixture are not different from those of the lime-modified mixture. RESULTS: The performance results of hydrated lime-modified asphalt pavement were not very much different from those of the unmodified pavement, which meant the limited design regulations regarding fatigue failure, rutting deformation and IRI. CONCLUSIONS: The KPRP uses the weather model from the data for previous 10 years. It implies that the KPRP cannot predict abnormal climate changes accurately. Hence, the predictive weather data regarding the abnormal climate changes are unreliable. Secondly, the KPRP cannot apply the moisture resistance of asphalt mixtures. Therefore, a second level of design study will have to be performed to reflect the influence of moisture. It means that the influence on pavement performance can be changed by the application of hydrated lime in asphalt mixture design.
Journal of Korea Technical Association of The Pulp and Paper Industry
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v.38
no.2
s.115
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pp.61-71
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2006
Environment-friendly shock-absorbing (cushioning) materials were made using a vacuum forming method from waste wood collected from local mountains in Korea. The waste wood was pulped by thermomechanical pulping. The TMP cushions showed superior shock-absorbing properties with lower elastic moduli compared to EPS(Expanded Polystyrene) and pulp mold. Even though the TMP cushions made using at different suction times had many free voids in their inner fiber structures, their apparent densities were a little higher than EPS and much lower than pulp mold. The addition of cationic starch improved elastic modulus of the TMP cushions without increasing the apparent density, which was different from surface sizing with starch. The porosity of the TMP cushions was a little greater than EPS and much less than pulp mold. Finally, the TMP cushions have great potential to endure external impacts occurring during goods distribution.
In-situ high-pressure and ex-situ high temperature-pressure experiments of natural beryl ($Be_3Al_2Si_6O_{18}$, P6/mcc) from two different localities (beryl-A and beryl-B) were studied using pure water as pressure transmitting medium. Compared to the previous study using a mixture of methanol:ethanol medium in 4 : 1 by volume, pressure- and temperature-induced chemical and structural changes under water medium are expected to be different. The derived bulk moduli are 111(7) GPa, $K{_0}^{\prime}=73(7)$; 110(9) GPa, $K{_0}^{\prime}=65(8)$ for beryl-A and beryl-B, respectively. We observe densifications in volume compression, which appear to be attributed to the phase transitions of water to ICE VI and ICE VII around 1.0 GPa and 2.5 GPa, respectively.
This study was performed to investigate the effects of heat treatment the on mechanical properties of two species of wood under different heating conditions including at $180^{\circ}C$ for 12 h and 24 h, and at $210^{\circ}C$ for 3 h and 6 h. Two species of wood, Pinus densiflora and Larix kaempferi, were exposed to different heat treatments to assess the effects on the volume change, bending properties in static and dynamic mode and compressive strength. The results showed heat treatment caused significant changes in mechanical properties such as the static and dynamic moduli of elasticity ($MOE_d$ and $MOE_s$), and the modulus of rupture (MOR). The volume of the wood after heat treatment decreased as the heating temperature and time were increased. The bending strength performance of the wood after heat treatment decreased as the heating temperature and time were increased. The effect of heat treatment at a high temperature on the bending MOR was greater in both species than that for a long time. However, the compressive strengths of all the heat-treated samples were higher than the control sample. Furthermore, highly significant correlations between $MOE_d$ and MOR, and $MOE_s$ and MOR were found for all heating conditions.
Impact-echo test is a non-destructive testing method to determine dynamic properties of a material. This presentation introduces the experimental set-up and procedure of the test for rock specimens. In addition, the test results of domestic rocks collected in 5 different areas, a cement mortar and aluminium alloy are presented. The test results include resonance frequencies of P- and S-wave as well as damping ratios of the described 7 different materials. The differences between dynamic and static values of elastic moduli are about 10%, while the dynamic Poisson's ratios are greater than the static Poisson's ratios by at least 0.07. The damping ratio is dependent on the joint density and degree of weathering of a rock specimen.
Bulletin of the Society of Naval Architects of Korea
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v.6
no.1
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pp.43-67
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1969
The effect of a circular hole reinforced by a ring of different material in a plate under biaxial loadings is considered. In this problem, an infinitely large flat is assumed. The reinforcing ring is of uniform rectangular cross-section of same thickness as the plate. The outer boundary of the ring is cemented to the inner boundary of the hole in the plate. The plate is subjected to hydrostatic tension and pure shear loadings. The stress distribution around the hole is obtained by means of the two dimensional theory of elasticity. To conform the validities of above solutions, a series of photo-elastic stress analysis for a composite model was carried out. Fair agreements were observed between two sets of values. The conclusions arrived at are as follows: 1) The theoretical solutions are exact ones for the case of infinitely large flat plate. 2) The solutions can be used for most case of engineering problem if the bonding between the plate and ring is perfect. 3) If the ratio of Young's moduli of the ring and the plate is increased, the stresses in the plate decrease whereas those in the ring increase. 4) The stress concentration near the hole has localized effect. 5) Under hydrostatic tension, maximum principal stress and maximum shear stress increase as the ratio of inner and outer diameters of the ring increases. 6) Under pure shear, the stresses depend upon angular orientations of the points and maximum principal stress and maximum shear stress appear at 45 degree. They increase as the ratio of inner and outer diameters of the ring increases.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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