Jian Zhou;Zhi Ding;Jinkun Huang;Xinan Yang;Mingjie Ma
Geomechanics and Engineering
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v.36
no.1
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pp.51-69
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2024
Currently, composite lining mountain tunnels in China are generally classified based on the [BQ] method for the surrounding rock grade. Increasingly, tunnel field construction is replicated indoors for scale down model tests. However, the development of analogous materials for model tests of composite lining tunnels with different surrounding rock grades is still unclear. In this study, typical Class III and V surrounding rock analogous materials and corresponding composite lining support materials were developed. The whole processes of excavation-support dynamics of the mountain tunnels were simulated. Data on the variation of deformations, contact pressures and strains on the surrounding rock were obtained. Finally, a comparative analysis between model tests and numerical simulations was performed to verify the rationality of analogous material development. The following useful conclusions were obtained by analyzing the data from the tests. The main analogous materials of Class III surrounding rock are barite powder, high-strength gypsum and quartz sand with fly ash, quartz sand, anhydrous ethanol and rosin for Class V surrounding rock. Analogous materials for rockbolts, steel arches are replaced by aluminum bar and iron bar respectively with both shotcrete and secondary lining corresponding to gypsum and water. In addition, load release rate of Class V surrounding rock should be less than Class III surrounding rock. The fenestration level had large influence on the load sharing ratio of the secondary lining, with a difference of more than 30%, while the influence of the support time was smaller. The Sharing ratios of secondary lining in Class III surrounding rock do not exceed 12%, while those of Class V surrounding rock exceed 40%. The overall difference between the results of model tests and numerical simulations is small, which verifies the feasibility of similar material development in this study.
This study aims to develop a cost-based high-performance concrete (HPC) mix optimization system based on an integrated approach using artificial neural networks (ANNs) and genetic algorithms (GA). ANNs are used to predict the three main properties of HPC, namely workability, strength and durability, which are used to evaluate fitness and constraint violations in the GA process. Multilayer back-propagation neural networks are trained using the results obtained from experiments and previous research. The correlation between concrete components and its properties is established. GA is employed to arrive at an optimal mix proportion of HPC by minimizing its total cost. A system prototype, called High Performance Concrete Mix-Design System using Genetic Algorithm and Neural Networks (HPCGANN), was developed in MATLAB. The architecture of the proposed system consists of three main parts: 1) User interface; 2) ANNs prediction models software; and 3) GA engine software. The validation of the proposed system is carried out by comparing the results obtained from the system with the trial batches. The results indicate that the proposed system can be used to enable the design of HPC mix which corresponds to its required performance. Furthermore, the proposed system takes into account the influence of the fluctuating unit price of materials in order to achieve the lowest cost of concrete, which cannot be easily obtained by traditional methods or trial-and-error techniques.
In this study, an approach designed to compute high temperature friction coefficients for SCM 435 steel through a pilot hot rolling test and a finite element analysis, is proposed. Single pass pilot hot flat rolling tests with reduction ratios varying from 20 to 40% were carried out at temperatures ranging from 900 to $1200^{\circ}C$. In the proposed approach, the friction coefficient is calculated by comparing the measured strip spread and the roll force with the simulation results. This study showed that the temperature and reduction ratio had a significant influence on the friction coefficient. As both material temperature and reduction ratio become higher, the friction coefficient increases monotonically. This finding is not in agreement with the Ekelund model, which is widely used in the analysis of the hot rolling process. In the present work, the friction coefficient at a reduction ratio of 40% was found to be 1.2 times greater than that at a reduction of 30%. This higher friction coefficient means that an increment of the roll thrust force is expected at the next stand. Therefore, a roll pass designer must understand this phenomenon in order to adjust the reduction ratio at the stands while keeping the driving power, the roll housing structure and the work roll strength within the allowable range.
Park, S.H.;Park, J.Y.;Lee, K.W.;Kang, S.H.;Lee, G.W.;Park, D.H.;Lim, K.J.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2003.05e
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pp.53-56
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2003
In this paper we investigated electrical properties for epoxy resin with improved mechanical property, elastomer epoxy. Investigated electrical properties are permittivity, tan $\delta$ and breakdown voltage strength(BDV). Permittivity and tan $\delta$ have dependancy on additive Quantity in general purpose epoxy resin. In particularly, those have very high values at low frequency and high temperature according to increasing component of elastomer. In case of BDV test, those materials have only a little difference due to increasing elastomer components. But in case of high quantities of elastomer, BDV has a difference. These results are represented that elastomer epoxy resin despite superior mechanical property needs many carefully thought as application electrical insulation.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.15
no.3
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pp.231-240
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2012
During the past two decades, Metal Injection Molding(MIM) has become a very competitive technology to fabricate small, precise and complex-shaped parts in large quantities. In this research, the applicability of MIM technology in the mass-production of the high precision fuze parts to save manufacturing cost was investigated. The water-atomized 17-4PH stainless steel powder, one of the best corrosion-resistant high strength materials, was injection-molded into real-shape fuze part and flat tensile specimens. The injection-molded parts were thermally debound in hydrogen gas flow without solvent extraction. Sintering of the debound parts was carried out in vacuum at temperatures ranging from $1150^{\circ}C$ to $1370^{\circ}C$. The sintering behavior, mechanical properties, dimensional precision, corrosion resistance of the MIMed 17-4PH stainless parts were investigated. It was found that almost all the properties of the MIMed parts were comparable to those of the mechanically machined parts. Also, actual military field tests using both MIMed and mechanically machined fuze parts were performed as well and were found to be very successful.
Moisture evaporates, when concrete is exposed to fire, not only at concrete surface but also at inside the concrete to adjust the equilibrium and transfer properties of moisture. The equilibrium properties of moisture are described by means of water vapor sorption isotherms, which illustrate the hysteretical behavior of materials. In this paper, the prediction method of the moisture distribution inside the concrete members at fire is presented. Finite element method is employed to facilitate the moisture diffusion analysis for any position of member. And the moisture diffusivity model of high strength concrete by high temperature is proposed. To demonstrate the validity of this numerical procedure, the prediction by the proposed algorithm is compared with the test result of other researcher. The proposed algorithm shows a good agreement with the experimental results including the vaporization effect inside the concrete.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.25
no.3
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pp.211-216
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2016
Al alloys are useful materials having high specific strength and are used in machining of parts having thin-walled structures for weight reduction in aircraft, automobiles, and portable devices. In machining of thin-walled structures, it is difficult to maintain dimensional accuracy because machining deformation occurs because of cutting forces and heat in the cutting zone. Thus, cutting conditions and methods need to be investigated and cutting signals need to be analyzed to diagnose and minimize machining deformation and thereby enhance machining quality. In this study, an investigation on cutting conditions to minimize machining deformation and an analysis on characteristics of cutting signals when machining deformation occurs are conducted. Cutting signals for the process are acquired by using an accelerometer and acoustic emission (AE) sensor. Signal characteristics according to the cutting conditions and the relation between machining deformation and cutting signals are analyzed.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.16
no.1
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pp.90-95
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2017
Recently, smaller and lighter products have become of interest in industry applications that increasingly demand thin plate joints of thickness 1.0 mm or less using friction stir welding. In this study, high frequency spindles that run at 3,500-6,500 rpm are introduced for thin friction stir-welded plates. Weldability tests are performed for the butt-joint method of Al5052-H32 alloy of 1.0 mm thickness under 3,500-6,500 rpm spindle revolution with 250-400 mm/min feed speed. An optical microscope was used to analyze the bid structure of the welded zone and stir zone. The tensile-strength and hardness of the welded zone were then measured.
Stainless steels are widely selected as commercial engineering materials mainly because of their excellent corrosion resistance, oxidation resistance and strength. Because the manufacturing temperature of stainless steels is relatively high, the chemical and physical properties of the oxide film which was formed on the stainless steels are of importance in determining the rate of oxidation and the life of equipment exposed to high temperature oxidizing environments. In this study, the oxidation behavior of S. S. 304 and S. S. 430 added by a small amount of oxygen active elements(each +0.5wt% Hf and Y) was studied to improve oxidation resistance. The results of cyclic and isothermal oxidation on S. S. 304 added by OAE showed relatively poor oxidation resistance due to spallations and cracks of $Cr_2O_3$ layer. But all S. S. 430+0.5wt% OAE maintained constant oxidation rates and stable oxide layers at high temperature environment. Especially S. S. 430+0.5wt% Y formed a $Cr_2O_3$ oxide layer and improved cyclic oxidation resistance preventing loss of protective layers about 1000 hours at $1000^{\circ}C$
The objective of this paper is to determine the effect of process parameters on the behavior of a 18Cr-10Mn-$0.44N_2$ nitrogen steel sample deformed by hot rolling. Compression tests were carried out at high temperatures to determine the flow stresses needed for a finite element(FE) analysis. The strain rate, ranging from 0.1 to $1.0s^{-1}$, significantly affected the flow stress at temperatures higher than $1,000^{\circ}C$. Non-isothermal rolling simulations and laboratory rolling tests were performed with plate specimens 14.5mm thick, 135mm wide and 226mm long. A rolling reduction of 15% per pass leading to a cumulative rolling reduction of 60% was determined as optimal. The extension ratio of 176.5% in the length direction was about 30.4 times greater than the extension ratio of 5.8% in the width direction. Isotropic properties for tensile strength, microstructure and grain size were measured after mock-up hot rolling tests. The results from the mockup tests were found to be in good agreement with those of the simulations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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