Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2000.10a
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pp.623-628
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2000
In this paper, the behavior for transfer girder of the upper-wall and lower-frame structures was studied by the nonlinear finite element analysis. It was analyzed and compared with the experimental results. Analysis results showed that failure modes were progressed by a initial diagonal crack in the shear span between the edges of the load and intermediate support plate. The nonlinear finite element analysis could predict deformation, principal stress, ultimate load and concrete crack. Also analysis results showed good agreement the test results.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.29
no.6
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pp.557-562
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2009
Abrupt change of cross-section in mechanical parts is one of significant causes of structural fracture. In this paper, a hybrid method is employed to analyze the stress distribution of a discontinuous plate. The plate with an inclined crack is utilized in our experiment and the stress field in the vicinity of crack tip is calculated through isochromatic fringe order of given points. This calculation can be made handy through least-squares method integrated with complex power series representation(Laurent series) implemented on a computer program for high-speed processing. In order to accurately compare calculated results with experimental ones, both of actual and regenerated photoelastic fringe patterns are doubled and sharpened by digital image processing. The experiment results show that regenerated patterns obtained by hybrid method are quite comparable to actual patterns.
Pitta, Siddharth;Rojas, Jose I.;Roure, Francesc;Crespo, Daniel;Wahab, Magd Abdel
Steel and Composite Structures
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v.43
no.1
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pp.19-30
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2022
The static strength and fatigue crack resistance of the aircraft skin structures depend on the materials used and joint type. Most of the commercial aircraft's skin panel structures are made from aluminium alloy and carbon fibre reinforced epoxy. In this study, the fatigue resistance of four joint configurations (metal/metal, metal/composite, composite/composite and composite/metal) with riveted, adhesive bonded, and hybrid joining techniques are investigated with experiments and finite element analysis. The fatigue tests were tension-tension because of the typical nature of the loads on aircraft skin panels susceptible of experimenting fatigue. Experiment results suggest that the fatigue life of hybrid joints is superior to adhesive bonded joints, and these in turn much better than conventional riveted joints. Thanks to the fact that, for hybrid joints, the adhesive bond provides better load distribution and ensures load-carrying capacity in the event of premature adhesive failure while rivets induce compressive residual stresses in the joint. Results from FE tool ABAQUS analysis for adhesive bonded and hybrid joints agrees with the experiments. From the analysis, the energy release rate for adhesive bonded joints is higher than that of hybrid joints in both opening (mode I) and shear direction (mode II). Most joints show higher energy release rate in mode II. This indicates that the joints experience fatigue crack in the shear direction, which is responsible for crack opening.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.21
no.1
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pp.124-132
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1997
This paper describes an experimental and numerical study on growing ductile crack-tip behaviors. The hybrid experimental and numerical method by means of a computer image processign technique, was applied to the analysis of both base metal and weld metal CT specimens. In the weld metal specimen, the initial crack-tip was placed in front of fusion line, and the crack orientation was perpendicular to it. Finite element analysis of crack growth behaviors in both base and weld matal specimens made of A533B Class 1 steel were also performed to examine the effects of weldment on near crack-tip fields. a series of experimental studies on crack-tip behaviors have clearly shown the qualitative effects of material properties, especially a hardening exponent. The experimental and numerical results have also shown that weldment does not affect displacement and strain fields near a crack-tip while a stress field is influenced by the difference between yield stresses of both base and weld metals.
The hybrid method using the extended finite element method (XFEM) and the forward Euler approach is widely employed to predict the fatigue life of plate structures. Due to the accuracy of the forward Euler approach is determined by a small step size, the performance of fatigue life prediction of the hybrid method is not agreeable. Instead the forward Euler approach, a prediction method using midpoint method and support vector regression (SVR) is presented to evaluate the stress intensity factors (SIFs) and the fatigue life. Firstly, the XFEM is employed to calculate the SIFs with given crack sizes. Then use the history of SIFs as a function of either number of fatigue life cycles or crack sizes within the current cycle to build a prediction model. Finally, according to the prediction model predict the SIFs at different crack sizes or different cycles. Three numerical cases composed by a homogeneous plate with edge crack, a composite plate with edge crack and center crack are introduced to verify the performance of the proposed method. The results show that the proposed method enables large step sizes without sacrificing accuracy. The method is expected to predict the fatigue life of complex structures.
Early detection of small concrete crack or reinforcement corrosion is necessary for Structural Health Monitoring (SHM). Global vibration based methods are advantageous over local methods because of simple equipment installation and cost efficiency. Among vibration based techniques, FRF based methods are preferred over modal based methods. In this study, a new coupled method using frequency response function (FRF) and proper orthogonal modes (POM) is proposed by using the dynamic characteristic of a damaged beam. For the numerical simulation, wave finite element (WFE), coupled with traditional finite element (FE) method is used for effectively incorporating the damage related information and faster computation. As reported in literature, hybrid combination of wave function based wave finite element method and shape function based finite element method can addresses the mid frequency modelling difficulty as it utilises the advantages of both the methods. It also reduces the dynamic matrix dimension. The algorithms are implemented on a three-dimensional reinforced concrete beam. Damage is modelled and studied for two scenarios, i.e., crack in concrete and rebar corrosion. Single and multiple damage locations with different damage length are also considered. The proposed methodology is found to be very sensitive to both single- and multiple- damage while being computationally efficient at the same time. It is observed that the detection of damage due to corrosion is more challenging than that of concrete crack. The similarity index obtained from the damage parameters shows that it can be a very effective indicator for appropriately indicating initiation of damage in concrete structure in the form of spread corrosion or invisible crack.
The objective of our study is to analyze the behavior of bonded, riveted and hybrid (bonded / riveted) steel / steel assemblies by tensile tests and to show the advantage of a hybrid assembly over other processes. the finite element method with the ABAQUS numerical code was used to model the fracture behavior of the different assemblies. Cohesive zone models (CZM) have been adopted to model crack propagation in bonded joints using a bilinear tensile separation law implemented in the ABAQUS finite element code. The riveted assemblies were modeled with the XFEM damage method identified in this ABAQUS numerical code. Both CZM and XFEM methods are combined to model hybrid assemblies. The results are consistent with the experimental results and make it possible to guarantee the validity of the applied numerical model. The use of a hybrid assembly shows a high resistance compared to other conventional methods, where the number of rivets has been highlighted. The use of the hybrid assembly improves mechanical strength and increases service life compared to a single lap joint and a riveted joint.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.26
no.6
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pp.411-416
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2006
The critical subject of transverse crack detection in a rail head is treated in this paper. Conventional bulk wave ultrasonic techniques oftenfail because of shelling and other surface imperfections that shield the defects that lie below the shelling. A guided wave inspection technique is introduced here that can send ultrasonic energy along the rail under the shelling with a capability of finding the deleterious transverse crack defects. Dispersion curves are generated via a semi analytical finite element technique along with a hybrid guided wave finite element technique to explore the most suitable modes and frequencies for finding these defects. Sensor design and experimental feasibility experiments are also reported.
A novel laminated-hybrid-composite-beam (LHCB) of glass-epoxy infused with flyash and graphene is constructed for this study. The conventional mixture-rule and constitutive-relationship are modified to incorporate filler and lamina orientation. Eringen's non-local-theory is used to include the filler effect. Hamilton's principle based on fifth-order-layer-wise-shear-deformation-theory is applied to formulate the equation of motion. The analogous shear-spring-models for LHCB with multiple-cracks are employed in finite-element-analysis (FEA). Modal-experimentations are conducted (B&K-analyser) and the findings are compared with theoretical and FEA results. In terms of dimensionless relative-natural-frequencies (RNF), the dynamic-response in cantilevered support is investigated for various relative-crack-severities (RCSs) and relative-crack-positions (RCPs). The increase of RCS increases local-flexibility in LHCB thus reductions in RNFs are observed. RCP is found to play an important role, cracks present near the end-support cause an abrupt drop in RNFs. Further, multiple cracks are observed to enhance the nonlinearity of LHCB strength. Introduction of the first to third crack in an intact LHCB results drop of RNFs by 8%, 10%, and 11.5% correspondingly. Also, it is demonstrated that the RNF varies because of the lamina-orientation, and filler addition. For 0° lamina-orientation the RNF is maximum. Similarly, it is studied that the addition of graphene reduces weight and increases the stiffness of LHCB in contrast to the addition of flyash. Additionally, the response of LHCB to moving mass is accessed by appropriately modifying the numerical programs, and it is noted that the successive introduction of the first to ninth crack results in an approximately 40% to 120% increase in the dynamic-amplitude-ratio.
Kim, Sung-Woo;Eom, Ki-Hyun;Lim, Yun-Soo;Kim, Dong-Jin
Nuclear Engineering and Technology
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v.51
no.4
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pp.1060-1068
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2019
This work aims to establish a model of a primary water stress corrosion crack growth rate of Alloy 690 material for the head penetration nozzles of Korean pressurized water reactors. The test material had an inhomogeneous microstructure with bands of fine-grains and intragranular carbides in the matrix of coarse-grains, which was similar to the archive materials of the head penetration nozzles. The crack growth rate was measured from the strain-hardened materials as a function of the stress intensity factor in simulated primary water at various temperatures and dissolved hydrogen contents. The effects of strain-hardening, temperature, and dissolved hydrogen on the crack growth rate were analyzed independently, and were then introduced as normalizing factors in the crack growth rate model. The crack growth rate model proposed in this work provides a key element of the tools needed to assess the progress of a stress corrosion crack when detected in thick-wall Alloy 690 components in Korean reactors.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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