A coupled experimental-numerical study on shear fracture in concrete specimens with different geometries is carried out. The crack initiation, propagation and final breakage of concrete specimens are experimentally studied under compression loading. The load-strain and the strength of the specimens are experimentally measured, indicating decreasing effects of the shear behavior on the failure load of the specimen. The effects of specimen geometries on the shear fracturing path in the concrete specimens are also investigate. Numerical models using an indirect boundary element method are made to evaluate the crack propagation paths of concrete specimens. These numerical results are compared with the performed experiments and are validated experimentally.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.7
no.2
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pp.39-46
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1990
In this study, the mechanical behavious of a center crack which propagates between two holes in a panel are investigated. It is confirmed experimentally and analytically that a center crack stops and a small crack initiates from holes and propagates to fracture because of the compressive stress arising along the path of the fatigue crack propagation. Futhermore, it is noted that regardless of the configuration of the crack and the structure, Paris' law can be applied to the fatigue crack propagation.
Manocha, L.M.;Warrier, Ashish;Manocha, S.;Banerji, S.;Sathiyamoorthy, D.
Carbon letters
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v.6
no.1
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pp.6-14
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2005
The study of mechanical properties and fracture behaviour of carbon/carbon composites is significant to its application and development. These are dependent on microstructure and properties of reinforcing fibers and matrix, fiber/matrix interface and porosity/cracks present in the composites. In the present studies high-density carbon/carbon composites have been prepared using PAN and various pitch based carbon fibers as reinforcements and pitch as matrix with repeated densification cycles using high-pressure impregnation and carbonization technique. Scanning electron microscopy has been used to study the fracture behaviour of the highly dense composites and correlated with structure of the composites. The geometry of reinforcement and presence of unfilled voids/cracks was found to influence the path of crack propagation and thereby the strength of composites. The type of stresses (tensile or compressive) accumulated also plays an important role in fracture of composites.
Monolithic AlN and AlN-W composites were fabricated by pressure-less sintering at 190$0^{\circ}C$ under nitrogen atmosphere and the influences of tungsten phase on the microstructure and mechanical properties were investi-gated. In the fabrication of sintered specimen no additive was used. And monolithic AlN showed substantial grain growth and low relative density. AlN-W composites were fully densified and grain growths of matrix were inhibited. The densification behavior of composites were inferred to be achieved through the liquid phase sintering process such as particle-rearrangement and solutino-reprecipitation. Also the oxid phases which is expected to form liquid phases duringsintering process were detected by XRD analysis. As the tungsten volume content increases fracture strength was decreased and fracture toughness was increased. It was suppo-sed that the strength decrease of composites with tungsten content was due to existence of interface phases. The subcritical crack growth behavior was observed from the stress-strain curve of composites. The effect of the secondary phase and interface phases on toughness in crease were studied through observation of crack propagation path and the influence of residual stress on crack propagation was investigated by X-ray residual stress measurement. In the result of residual stress measurement the compressive stress of matrix in composi-test was increased with tungsten volume content and the compressive stress distribution of matrix must have contributed to the inhibition of crack propagation.
The presence of defects in nature changes the physical parameters of the rock. In this paper, by studying the rock-like specimens with conjugated fractures, the horizontal angle and length are changed, and the physical parameters and failure modes of the specimens under uniaxial compression test are analyzed and compared with the results of simulation analysis. The experimental results show that the peak strength and failure mode of the rock-like specimens are closely related to the horizontal angle. When the horizontal angle is $45^{\circ}$, the maximum value is reached and the tensile failure mode is obtained. The fracture length affects the germination and propagation path of the cracks. It is of great significance to study the failure modes and mechanical properties of conjugated fracture rock-like specimens to guide the support of fractured rock on site.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.24
no.6
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pp.637-643
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2011
The bond-based peridynamic model is able to capture many of the essential characteristics of dynamic brittle fracture observed in experiments: crack branching, crack-path instability, asymmetries of crack paths, successive branching, secondary cracking at right angles from existing crack surfaces, etc. In this paper we investigate the influence of the stress waves on the crack branching angle and the velocity profile. We observe that crack branching in peridynamics evolves as the phenomenology proposed by the experimental evidence: when a crack reaches a critical stage(macroscopically identified by its stress intensity factor) it splits into two or more branches, each propagating with the same speed as the parent crack, but with a much reduced process zone.
The mechanical behavior ot concrete is strongly influenced by various scenarios of
crack initiation and crack propagation. Recently. the study of the interface fracture and
cracking in interfacial regions is emerged as an important field, in the context of the
developement of high performance concrete composites. The crack path criterion for
elastically homogeneous materials is not valid when the crack advances at an interface
because. in this case, the consideration of the relative magnitudes of the fracture
toughnesses between the constituent materials and the interface are involved. In this
paper, a numerical method is presented to obtain the values of two interfacial fracture
parameters such as the energy release rate and the phase angle at the tip of an existing
interface crack. Criteria based on energy release rate concepts are suggested for the
prediction of crack growth at the interfaces and an hybrid experimental-numerical study
is presented on the two-phase beam composite models containing interface cracks to
investigate the cracking scenarios in interfacial regions. In general, good agreement
between the experimental results and the prediction from the criteria is obtained.
The amount of VC and C/N ratio in Ti(CN) was varied to investigate the effect of VC addition on the mi-crostructural change in Ti(CN)-Ni system. As the amount of VC addition increases in Ti(C0.7N0.3)-20Ni sys-tem a complete solid solution was observed in Ti(C0.7N0.3)-20Ni-25VC system. It implies that the ratio of the dissolution rates of Ti(C0.7N0.3)to that of VC is nearly 2:1 at the sintering conditions used in this study. It was found from the experiments that the system composed of the Ti(C0.7N0.3) phase exhibits a rimless structure and relatively small amount of solid solution. That is among Ti(C0.7N0.3) phase exhibits a rimless structure and relatively small amount of solid solution. This is among Ti(C1-xNx) phases the dissolution rate of Ti(C0.3N0.7) is the lowest. Also fracture toughness(KIC) of the cermet was measured by indentation method. Attentions were paid to crack propagation path to look for a dominant fracture mode and to cor-relate it with fracture toughness values. The fracture toughness was relatively high with the addition of VC content. But the addition of a large VC content reduced the overall toughness of the cermet. This result is explained with the difference in fracture mode.
Kim, Sung Wan;Chung, Won Sub;Sohn, Kee-Sun;Son, Chang-Young;Lee, Sunghak
Korean Journal of Metals and Materials
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v.47
no.1
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pp.50-58
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2009
In this study, alumina matrix composites reinforced with carbon nanotubes (CNTs) were fabricated by ultrasonic dispersion, ball milling, mixing, compaction, and sintering processes, and their relative density, electrical resistance, hardness, flexure strength, and fracture toughness were evaluated. 0~3 vol.% of CNTs were relatively homogeneously dispersed in the composites in spite of the existence of some pores. The three-point bending test results indicated that the flexure strength increased with increasing volume fraction of CNTs, and reached the maximum when the CNT fraction was 1.5 vol.%. The fracture toughness increased as the CNT fraction increased, and the fracture toughness of the composite containing 3 vol.% of CNTs was higher by 40% than that of the monolithic alumina. According to observation of the crack propagation path after the indentation fracture test, a new toughening mechanism of grain interface bridging-induced CNT bridging was suggested to explain the improvement of fracture toughness in the alumina matrix composites reinforced with CNTs.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.12
no.3
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pp.485-494
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1999
본 연구에서는 요소를 사용하지 않고 절점들만을 이용하여 해석이 가능한 새로운 수치해석기법인 EFG(Element-Free Galerkin)법을 사용하여 임의의 균열의 성장과정을 해석할 수 있는 효율적인 알고리즘을 개발하고, 이를 바탕으로 균열의 성장방향과 경로를 정확히 추정하여 일련의 균열진전해석을 수행할 수 있는 프로그램을 개발하였다. 균열해석에 있어서는 균열선단의 특이성과 균열면의 분연속성을 수치적으로 반영할 수 있는 기법을 도입하여 균열을 모형화하였으며, 선형탄성파괴역학이론에 근거하여 균열해석과정을 정식화하였다. 또한, EFG 형상함수가 kronecker delta 조건을 만족시키지 못함으로써 발생하는 필수경계조건의 처리문제를 penalty법을 이용하여 해결하였다. 개발된 균열진전해석 알고리즘을 정지상태와 성장하는 상태에 있는 모드 Ⅰ, 모드 Ⅱ 및 혼합모드상태의 대표적인 균열문제들에 적용하여 응력확대계수와 균열성장방향 및 균열의 성장경로를 추정하고 이를 이론적·실험적 결과들과 비교함으로써 그 정확성과 효율성을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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