• 제목/요약/키워드: fracture geometry

검색결과 209건 처리시간 0.022초

Path-dependent three-dimensional constitutive laws of reinforced concrete -formulation and experimental verifications-

  • Maekawa, Koichi;Irawan, Paulus;Okamura, Hajime
    • Structural Engineering and Mechanics
    • /
    • 제5권6호
    • /
    • pp.743-754
    • /
    • 1997
  • A three-dimensional constitutive modeling for reinforced concrete is presented for finite element nonlinear analysis of reinforced concrete. The targets of interest to the authors are columns confined by lateral steel hoops, RC thin shells subjected to combined in-plane and out-of-plane actions and massive structures of three-dimensional (3D) extent in shear. The elasto-plastic and continuum fracture law is applied to pre-cracked solid concrete. For post cracking formulation, fixed multi-directional smeared crack model is adopted for RC domains of 3D geometry subjected to monotonic and reversed cyclic actions. The authors propose a new scheme of decomposing stress strain fields into sub-planes on which 2D constitutive laws can be applied. The proposed model for 3D reinforced concrete is experimentally verified in both member and structural levels under cyclic actions.

정량적 초음파 시험을 위한 결함분류와 크기산정의 새로운 기법 (New Approaches to Flaw Classification and Sizing for Quantitative Ultrasonic Testing)

  • 송성진
    • 한국안전학회지
    • /
    • 제12권2호
    • /
    • pp.3-16
    • /
    • 1997
  • In modern high performance engineering applications, the structural integrity of materials and structures are quite often evaluated using fracture mechanics. This evaluation in turn requires information on the flaw geometry (location, type, shape, size, and orientation). The ultrasonic nondestructive evaluation (NDE) method is one technique that is commonly used to provide such information. Flaw classification (determination of the flaw type ) and flaw sizing (prediction of the flaw shape, orientation and sizing parameters) are very important issues for quantitative ultrasonic NDE. In this paper new approaches to both classification and sizing of flaws are described together with extensive review of previous works on both topics. In the area of flaw classification, a methodology is developed which can solve classification problems using probabilistic neural networks, and in the area of flaw sizing, a time-of-flight equivalent (TOFE) sizing method is presented. The techniques proposed here are in a form that can be used directly in many practical applications to quantitative estimates of the flaw's significance.

  • PDF

Topology optimization of steel plate shear walls in the moment frames

  • Bagherinejad, Mohammad Hadi;Haghollahi, Abbas
    • Steel and Composite Structures
    • /
    • 제29권6호
    • /
    • pp.771-783
    • /
    • 2018
  • In this paper, topology optimization (TO) is applied to find a new configuration for the perforated steel plate shear wall (PSPSW) based on the maximization of reaction forces as the objective function. An infill steel plate is introduced based on an experimental model for TO. The TO is conducted using the sensitivity analysis, the method of moving asymptotes and SIMP method. TO is done using a nonlinear analysis (geometry and material) considering the buckling. The final area of the optimized plate is equal to 50% of the infill plate. Three plate thicknesses and three length-to-height ratios are defined and their effects are investigated in the TO. It indicates the plate thickness has no significant impact on the optimization results. The nonlinear behavior of optimized plates under cyclic loading is studied and the strength, energy and fracture tendency of them are investigated. Also, four steel plates including infill plate, a plate with a central circle and two types of the multi-circle plate are introduced with equal plate volume for comparing with the results of the optimized plate.

공간적 상관길이와 유효수직응력의 효과에 따른 거친 단일 균열내의 용질이동특성에 관한 수치적 연구 (A Numerical Study on Characteristics of Solute Transport in a Rough Single Fracture with Spatial Correlation Length and Effect of Effective Normal Stress)

  • 정우창
    • 한국지반환경공학회 논문집
    • /
    • 제10권1호
    • /
    • pp.5-14
    • /
    • 2009
  • 본 연구에서는 유효수직응력의 영향을 받고 있으며, 공간적으로 상관된 간극분포를 포함하고 있는 단일 균열 내에서의 용질이동에 대한 공간적 거동을 수치적으로 분석하였다. 분석결과 단일 균열에서의 용질이동은 간극분포의 공간적 상관정도와 적용된 유효수직응력에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 공간적 상관길이가 증가함에 따라 용질입자의 평균이동시간은 감소하였으며, 또한 용질이동에 대한 굴곡도와 Peclet 수(유체흐름에 의한 용질의 이송율과 분자확산율과의 관계를 나타내는 무차원 수)가 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 공간적 상관길이가 증가할수록 단일 균열 내의 간극분포가 용질입자의 이동에 유리하다는 것을 의미한다. 그러나 유효수직응력이 증가할수록 용질입자의 평균이동시간과 굴곡도는 증가하는 경향을 나타냈으며, Peclet 수는 감소하는 경향을 나타냈다. 이는 유효수직응력이 증가할수록 접촉면의 증가로 인해 한 두 개의 상대적으로 큰 국부유량을 가지는 유로를 따라 이동하기 때문인 것으로 판단된다. 또한 본 연구에서 용질이동에 대한 모의된 결과에 근거하여 공간적 상관길이에 따른 유효수직응력과 용질의 평균이동시간과의 관계를 나타내는 지수형태의 상관식을 제안하였다.

  • PDF

최적 시험체 형상을 고려한 개선된 콘크리트 등방휨인장강도 시험법 (Improved Biaxial Flexure Test (BFT) for Concrete with the Optimum Specimen Geometry)

  • 지광습;김지환;오홍섭
    • 콘크리트학회논문집
    • /
    • 제21권4호
    • /
    • pp.523-530
    • /
    • 2009
  • 콘크리트를 설계하기 위해 설계자는 설계의 효율성을 위하여 일축휨강도에 기초한 설계를 하고 있지만, 포 장체 및 바닥판과 같은 실제 구조요소의 응력상태는 재료전반에 작용하는 이축응력이 발생하게 된다. 따라서 콘크리트 의 이축휨시험은 사용하중상태에서 콘크리트의 거동을 평가할 수 있는 중요한 설계인자로서 사용될 수 있다. 이 연구 에서 저자들은 콘크리트 이축휨강도를 평가할 수 있는 BFT 시험법의 최적 구성을 제안하였다. 이 기법은 세라믹 또는 바이오 재료 분야에서 사용되어온 링온링 시험법을 콘크리트 재료에 적합하도록 수정, 제시한 것이다. 이를 위하여 유 한요소해석과 정밀해에 대한 분석을 통하여 시험체의 형상과 시험법을 제시하였다. 제안된 방법에 의한 실험 결과, 이 축휨실험을 통하여 콘크리트 재료의 휨강도를 충분히 판정할 수 있는 것을 증명할 수 있었다.

K_e에 의한 차량 안전벨트 앵커의 점용접 피로수명 예측 (Spot Weld Fatigue Life Prediction of Auto Set Belt Anchors Using $K_e$)

  • 김남호;이형일
    • 대한기계학회논문집A
    • /
    • 제24권3호
    • /
    • pp.701-709
    • /
    • 2000
  • As the welding spot forms a singular geometry of an external crack type, fatigue failure of spot-welded specimens can be evaluated by means of a fracture parameter. Recasting the load vs. fatigue life relationships experimentally obtained, we predicted the fatigue life of spot-weld specimens with a single parameter denoted the equivalent stress intensity factor. This crack driving parameter is demonstrated to successfully describe the effects of specimen geometry and loading type in a comprehensive manner. The suggested fatigue life formula for a single spot weld can play a key role in the design and assessment of spot-welded panel structures, in that the fatigue strength of multi-spots is eventually determined by the fatigue strength of each single spot. We therefore attempt to evaluate the effectiveness and validity of $K_e$ in predicting the fatigue life of auto seat belt anchor panel. We first establish finite element models reflecting the actual mechanical behavior of 3 types of seat belt anchor specimens. Using finite element models elaborately established, we then obtain the effective crack driving parameter $K_e$ composed of its ductility -dependent modal components. It is confirmed that the $K_e$ concept successfully predicts the fatigue life of multi-spot welded panel structures represented by auto seat belt anchors here.

Numerical simulations of progression of damage in concrete embedded chemical anchors

  • Sasmal, S.;Thiyagarajan, R.;Lieberum, K.H.;Koenders, E.A.B.
    • Computers and Concrete
    • /
    • 제22권4호
    • /
    • pp.395-405
    • /
    • 2018
  • In this paper, the performance of post-installed adhesive bonded anchor embedded in concrete is assessed using numerical simulations. This study aims at studying the influence of parameters on the performance of a chemically bonded anchorage system. Non-linear finite element modelling and simulations are carried out by properly using the material properties and phenomenon. Materials parameters such as characteristic length, fracture energy, damage criteria, tension retention and crack width of concrete and interface characteristics are carefully assigned so as to obtain a most realistic behaviour of the chemical anchor system. The peak strength of two different anchor systems obtained from present numerical studies is validated against experimental results. Furthermore, validated numerical models are used to study the load transferring mechanism and damage progression characteristics of various anchors systems where strength of concrete, strength of epoxy, and geometry and disposition of anchors are the parameters. The process of development of strain in concrete adjacent to the anchor and energy dissipated during the course of damage progression are analysed. Results show that the performance of the considered anchorage system is, though a combined effect of material and geometric parameters, but a clear distinction could be made on the parameters to achieve a desired performance based on strength, slip, strain development or dissipated energy. Inspite the increase in anchor capacity with increase in concrete strength, it brings some undesirable performance as well. Furthermore, the pullout capacity of the chemical anchor system increases with a decrease in disparity among the strength of concrete and epoxy.

강-콘크리트 계면의 계면상수 결정 : 계면상수의 역학적 성질 (Determination of Steel-concrete Interface Parameters: Me chanical Properties of Interface Parameters)

  • 이타;주영태;이용학
    • 콘크리트학회논문집
    • /
    • 제21권6호
    • /
    • pp.781-788
    • /
    • 2009
  • 강-콘크리트 계면의 성질을 대표하는 부착강도, 부착 및 비부착 마찰계수, 부착 및 비부착 마찰계수의 연화영역에서 잔류량의 크기, 모드 I 파괴에너지, 부착 및 비부착 모드 II 파괴에너지, 파괴포락선의 형상계수를 포함한 총 9개 계면상수의 값을 계면거동실험결과와 파괴포락선의 기하학적 형상 및 구성모델을 이용하는 민감도 해석을 통해 결정하였다. 계면의 거동이 계면의 부착상태뿐만 아니라 계면법선방향 응력의 방향과 크기에 따라 매우 민감하게 작용하므로 계면상수 값의 결정에서는 이러한 구속압의 크기와 부착 및 비부착 계면조건을 고려하였다. 강재판 사이에 콘크리트가 타설된 강-콘크리트 계면실험체의 거동해석을 위한 계면유한요소해석을 결정된 계면상수를 적용하여 수행하였으며 실험결과와의 비교를 통해 상수값의 적정성을 검토하였다.

DFN 매질에 대한 등가연속체 유동모델의 적용 가능성 평가에 관한 연구 (A Study on Applicability of Equivalent Continuum Flow Model in DFN Media)

  • 이다혜;엄정기
    • 터널과지하공간
    • /
    • 제27권5호
    • /
    • pp.303-311
    • /
    • 2017
  • 본 연구는 다양한 기하학적 속성을 갖는 총 72개의 DFN 블록에 대하여 DFN 유동모델과 등가의 수리상수를 사용한 연속체 모델을 각각 적용하여 두 결과 간의 상관성을 분석하였다. DFN을 연속체로 가정한 이론적 블록수리전도도와 DFN 유동모델로 산정한 블록수리전도도 사이의 상대오차(ER)가 0.2 이하인 DFN 조건에서 두 접근법 사이에 강한 선형 관계를 이루며 두 결과가 거의 일치하는 것으로 평가되었다. DFN 매질에 대한 연속체 유동해석의 현장적용 가능성을 검토하기 위하여 다양한 DFN 조건을 갖는 지중 원형공동에서의 지하수 유입에 대한 모의 수치실험이 총 48회 수행되었다. 일정한 수리간극의 DFN 매질에 대한 등가연속체 유동모델은 유효한 것으로 평가되었지만 수리간극 변화로 인하여 이방성이 증대되면 DFN 유동모델에 의한 결과에 비하여 과대평가될 가능성이 높다.

Zr-2.5Nb 압력관의 휘어진 CT시편으로 측정한 J 저항곡선의 정확도에 관한 연구 (A Study on Accuracy of J-Resistance Curves Measured with Curved Compact Tension Specimen of Zr-2.5Nb Pressure Tube)

  • 윤기봉;박태규;김영석
    • 대한기계학회논문집A
    • /
    • 제27권11호
    • /
    • pp.1986-1996
    • /
    • 2003
  • Methodology based on the elastic-plastic fracture mechanics has been widely accepted in predicting the critical crack length(CCL) of pressure tubes of CANDU nuclear plants. A conservative estimate of CCL is obtained by employing the J-resistance curves measured with the specimens satisfying plane strain condition as suggested in the ASTM standard. Due to limited thickness of the pressure tubes the curved compact tension(CT) specimens taken out from tile pressure tube have been used in obtaining J-resistance curves. The curved CT specimen inevitably introduce slant fatigue crack during precracking. Hence, effect of specimen geometry and slant crack on J-resistance curve should be explored. In this study, the difference of J integral values between the standard CT specimens satisfying plane strain condition and the nonstandard curved CT with limited thickness (4.2mm) is estimated using finite element analysis. The fracture resistance curves of Zr-2.5Nb obtained previously by other authors are critically discussed. Various finite element analysis were conducted such as 2D analysis under plane stress and plane strain conditions and 3D analysis for flat CT, curved CT with straight crack and curved CT with slant crack front. J-integral values were determined by local contour integration near the crack tip, which was considered as accurate J-values. J value was also determined from the load versus load line displacement curve and the J estimation equation in the ASTM standard. Discrepancies between the two values were shown and suggestion was made for obtaining accurate J values from the load line displacement curves obtained by the curved CT specimens.