Han, Sang Whan;Hyun, Jungho;Cho, EunSeon;Lee, Kihak
Steel and Composite Structures
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v.42
no.5
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pp.657-669
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2022
Structural materials can experience large plastic deformation under extreme cyclic loading that is caused by events like earthquakes. To evaluate the seismic safety of a structure, accurate numerical material models should be used. For a steel structure, the cyclic strain hardening behavior of structural steel should be correctly modeled. In this study, a combined hardening model, consisting of one isotropic hardening model and three nonlinear kinematic hardening models, was used. To determine the values of the combined hardening model parameters efficiently and accurately, the improved opposition-based particle swarm optimization (iOPSO) model was adopted. Low-cycle fatigue tests were conducted for three steel grades commonly used in Korea and their modeling parameters were determined using iOPSO, which was first developed in Korea. To avoid expensive and complex low cycle fatigue (LCF) tests for determining the combined hardening model parameter values for structural steel, empirical equations were proposed for each of the combined hardening model parameters based on the LCF test data of 21 steel grades collected from this study. In these equations, only the properties obtained from the monotonic tensile tests are required as input variables.
An effective tool for researching actual problems in geotechnical and mining engineering is to conduct physical modeling tests using similar materials. A reliable geometric scaled model test requires selecting similar materials and conducting tests to determine physical properties such as the mixing ratio of the mixed materials. In this paper, a method is proposed to determine similar materials that can reproduce target properties using a polynomial model based on experimental results on modeling materials using a gypsum-sand mixture (GSM) to simulate rocks. To that end, a database is prepared using the unconfined compressive strength, elastic modulus, and density of 459 GSM samples as output parameters and the weight ratio of the mixing materials as input parameters. Further, a model that can predict the physical properties of the GSM using this database and a polynomial approach is proposed. The performance of the developed method is evaluated by comparing the predicted and observed values; the results demonstrate that the proposed polynomial model can predict the physical properties of the GSM with high accuracy. Sensitivity analysis results indicated that the gypsum-water ratio significantly affects the prediction of the physical properties of the GSM. The proposed polynomial model is used as a powerful tool to simplify the process of determining similar materials for rocks and conduct highly reliable experiments in a physical modeling test.
The application of the induction bending process to pipe systems in various industrial fields is increasing. Recently, efforts have also been made to apply this bending process to nuclear power plants because it can innovatively reduce welded parts of the curved pipes, such as elbows. However, there have been no cases of the application of induction bending to the piping of nuclear power plants. In this study, the applicability of the P91 induction bending piping for the sodium-cooled fast reactor PGSFR was validated through high temperature low cycle fatigue tests and creep tests using P91 induction bending pipe specimens. The tests confirmed that the materials sufficiently satisfied the fatigue life and the creep rupture life requirements for P91 steel at 550 ℃ in the ASME B&PV Code, Sec. III, Div. 5. The results show that the effects of heating and bending by the induction bending process on the material properties were not significant and the induction bending process could be applicable to piping system of PGSFR well.
Diaphragm compressors play a crucial role in safely compressing large volumes of high-purity hydrogen gas without contamination or leakage, thereby ensuring quality and reliability. Diaphragm compressors use a thin, flat, triple-layered diaphragm plate that is subjected to repetitive piston pressure for compression. They are usually made of metallic materials such as stainless steel or Inconel owing to their high-pressure resistance. However, since they are consumable components, they fail due to fatigue from repetitive pressure and vibration stress. This study aims to evaluate the scratch characteristics of diaphragms in operational environments by conducting tests on three different samples: Inconel 718, AISI 301, and Teflon-coated AISI 301. The Inconel 718 sample underwent a polishing process, the AISI 301 sample used raw material, and the Teflon coating was applied to the AISI 301 substrate at a thickness of 50 ㎛. To assess the scratch resistance, reciprocating motion friction tests were performed using a tribometer, utilizing 220 and 2000 grit sandpapers as the counter materials. The results of the friction tests suggested that the Teflon-coated sample exhibited the lowest initial friction coefficient and consistently maintained the lowest average friction coefficient (0.13 and 0.11 with 220 and 2000 grit, respectively) throughout the test. Moreover, the Teflon-coated diaphragm showed minimal wear patterns, indicating superior scratch resistance than the Inconel 718 and AISI 301 samples. These findings suggest that Teflon coatings may offer an effective solution for enhancing scratch resistance in diaphragms, thereby improving compressor performance in high-pressure hydrogen applications.
The High Temperature Test Unit (HTTU) was an experimental set-up to conduct separate and integral effects tests of the Pebble Bed Modular Reactor (PBMR) core. The annular core consisted of a randomly packed bed of uniform spheres. Natural convection tests using both nitrogen and helium, and forced convection tests using nitrogen, were conducted. The maximum material temperature achieved during forced convection testing was 1200 ℃. This paper presents the numerical analysis of the flow and temperature distribution for a forced convection test using 3D CFD as well as a 1D systems-CFD computer code. Several modelling approaches are possible, ranging from a fully explicit to a semi-implicit method that relies on correlations of their associated phenomena. For the comparison between codes, the analysis was performed using a porous media approach, where the conduction and radiative heat transfer were lumped together as an effective thermal conductivity and the convective heat transfer was correlated between the solid and gas phases. The results from both codes were validated against the experimental measurements. Favourable results were obtained, in particular by the systems-CFD code with minimal computational and time requirements.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.27
no.1
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pp.24-30
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2024
The gas-gun test is a experimental approach employed to validate the operational or structural stability when subjected to the impact energy encountered during launch or target collision. Predicting the outcomes of the gas-gun test has traditionally relied on empirical knowledge, due to numerous factors such as the bird assembly's shape, weight, material, and flight velocity. However, due to the nonlinearity and complex interactions between these variables, numerous tests are necessary to identify the necessary requirements, resulting in significant expense and time consumption during the process. The objective of this study is to forecast the variations in impact energy in future tests by developing a numerical model and analysis that aligns with the test outcomes, utilizing the ABAQUS Explicit. The outcome of the numerical analysis produced a framework that anticipates the peak g and the duration of the actual gas-sun test results, throughout post-processing techniques using FFT and LPF filters.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.26
no.5C
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pp.351-358
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2006
The purpose of this study is to recommend the simulation method and procedure of behaviors of CFRD(Concrete Faced Rockfill Dam) concrete face slab with impoundment by centrifuge tests, to examine the effects of the flexural rigidity of the concrete face slab on the face slab deformation from the centrifuge tests, and to evaluate the effects of the stiffness of face supporting zone on the displacement and moment of face slab by numerical analysis which is verified by the centrifuge tests. In this study, the centrifuge tests on the two model dams with the concrete face slab of different flexural rigidity were carried out. Also, the centrifuge tests were simulated by numerical analysis of which input material properties were obtained by the triaxial tests on the model materials. The validity of numerical analysis was evaluated by comparison between the results of centrifuge tests and numerical simulation. The deformation pattern of the concrete face slab was examined with the various stiffness of the face supporting zone by numerical analysis. From the results of centrifuge tests, the effects of face slab thickness on the deformation of face slab were negligible. From the results of centrifuge tests and numerical analysis, it was found that the amplitude of the maximum displacement of face slab and the position where the maximum displacement was mobilized with impoundment were affected by the stiffness of face supporting zone rather than the flexural rigidity of concrete face slab.
Fracture toughness JIC and KIC tests were performed on A516 Gr70 carbon steel plate at the temperature ranging from -$160^{\circ}C$ to $600^{\circ}C$, and test results were analyzed according to ASTM E 813 and ASTM E 399. Unloading compliance J-integral tests were performed on 1TCT specimens. The relation between the $J_{IC}$ value and the test temperature was obtained. It was concluded that the temperature ranging from $-15^{\circ}C$ to $600^{\circ}C$ is the upper shelf region of ductile-brittle transition temperature, and in this temperature range, fracture toughness $J_{IC}$ values decreased with increasing temperature. The ductile brittle transition temperature of the material may be around $-30^{\circ}C$. In the region near $-30^{\circ}C$, the tendency of $J_{IC}$ to decrease with decreasing temperature was significant.
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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1994.09a
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pp.259-264
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1994
The 1986 AASHTO Guide for the Design of Pavement Structures introduced the resilient modulus as a definitive material property to characterize roadbed soil. Although the incorporation of resilient modulus represents a significant acvance in pavement design practice, the test procedure for resilient modulus is complicated and time-consuming. Therefore, it is necessary to develop data base of resilient modulus for the soils frequently encountered; and to develop the reliable correlations between resilient properties and parameters from simple routine tests, In this study, resilient modulus tests were performed on five cohesive soils sampled from in-service subgrades. The stress at 1 percent axial strain in unconfined compression test(su1.0%) was found as a good indicator of the resilient modulus, and unique relationship between Mg and Su1.0% was obtained. A simple chart to estimate the resilient modulus at different levels of confining stress and deviator stress was also developed.
Proceedings of the Korea Association of Crystal Growth Conference
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2000.06a
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pp.179-193
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2000
Aluminium titanate (Al₂TiO5) with an excellent thermal shock resistant and a low the expansion coefficient was obtained by solid solution with MgO, SiO₂, and ZrO₂ in the Al₂TiO5 lattice or in the grain boundary solution through electrofusion in an arc furnace. However, these materials have low mechanical strength due to the presence of microcracks developed by a large difference in thermal expansion coefficients along crystallographic axes. Pure Al₂TiO5 tends to decompose into α-Al₂O₃ and TiO₂-rutile in the temperature range of 750-1300℃ that rendered it apparently useless for industrial applications. Several thermal shock tests were performed: Long therm thermal annealing test at 1100℃ for 100h; and water quenching from 950 to room temperature (RT). Cyclic thermal expansion coefficients up to 1500℃ before and after decomposition tests was also measured using a dilatometer, changes in the microstructure, thermal expansion coefficients, Young's modulus and strengths were determined. The role of microcracks in relation to thermal shock resistance and thermal expansion coefficient is discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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