Ahmed S. Abbas;Bahaa Sami Mahdi;Haider H. Abbas;F.F. Sayyid;A.M. Mustafa;Iman Adnan Annon;Yasir Muhi Abdulsahib;A.M. Resen;M. M. Hanoon;Nareen Hafidh Obaeed
Corrosion Science and Technology
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v.22
no.1
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pp.21-29
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2023
In this paper, a SiC nano electroless nickel plating layer with excellent corrosion resistance was fabricated using the Taguchi method. The electroless plated low carbon steel was subjected to tests to examine the influence of corrosive media, microhardness, and corrosion rate on the corrosion resistance of this alloy. Three different corrosive media (HCl, Na2SO4, and NaCl) at various temperatures (80, 90, and 100 ℃) were used, and at three different times (40, 80, and 120 min.) with a speed of stirring equal to 500 rpm. The results of microhardness were found from 134.276 HV to 278.578 HV at various conditions, while the corrosion rate results were obtained from 0.89643 mpy to 7.12571 mpy at different circumstances. Corrosion, and mechanical characteristics were explained using Taguchi design. Taguchi technique was used to account for all possible combinations of elements in order to conduct a complete study. Models that link the response and procedure parameters were developed using the results of these tests, and the analysis of variance was utilized to validate these models (ANOVA). For maximum efficiency, a function called "desirability" was applied to all responses at once.
This paper presents an experimental approach to design a bending-type actuator by using a shape memory alloy wire (SMA), composite strip, and spring. The SMA wire is attached to two edges of the bent strip to apply pre-stress to the SMA wire. The spring is used to provide recovery force right after actuation of the SMA wire. To investigate thermo-mechanical characteristics of the SMA wire, a series of DSC tests have been conducted and tensile tests under various levels of pre-stress and input power have been performed. Based on the measured properties of the SMA wire, bending-type actuators are designed and tested for different combination of strip, number of springs, and input power. It has been found that a bending-type actuator with a proper combination shows fast actuation performance and low power consumption.
To study the mechanical properties of steel reinforced recycled concrete (SRRC) filled circular steel tube columns under eccentric compression loads, this study presents a finite element model which can simulate the eccentrically compressed columns using ABAQUS software. The analytical model was established by selecting the reasonable nonlinear analysis theory and the constitutive relationship of materials in the columns. The influences of design parameters on the eccentric compressive performance of columns were also considered in detail, such as the diameter-thickness ratio of circular steel tube, replacement percentage of recycled coarse aggregate (RCA), slenderness ratio, eccentricity, recycled aggregate concrete (RAC) strength and steel strength and so on. The deformation diagram, stress nephogram and load-displacement curves of the eccentrically compressed columns were obtained and compared with the test results of specimens. The results show that although there is a certain error between the calculation results and the test results, the error is small, which shows the rationality on the numerical model of eccentrically compressed columns. The failure of the columns is mainly due to the symmetrical bending of the columns towards the middle compression zone, which is a typical compression bending failure. The eccentric bearing capacity and deformation capacity of columns increase with the increase of the strength of steel tube and profile steel respectively. Compared with profile steel, the strength of steel tube has a greater influence on the eccentric compressive performance of columns. Improving the strength of RAC is beneficial to the eccentric bearing capacity of columns. In addition, the eccentric bearing capacity and deformation capacity of columns decrease with the increase of replacement percentage of RCA. The section form of profile steel has little influence on the eccentric compression performance of columns. On this basis, the calculation formulas on the nominal eccentric bearing capacity of columns were also put forward and the results calculated by the proposed formulas are in good agreement with the test values.
In this paper, buckling and free vibration of imperfect, functionally graded beams, including porosities, are investigated, using a higher order shear strain theory. Due to defects during the manufacturing process, micro porosities may appear in the material, hence the appearance of this imperfection in the structure. The material properties of the beams are assumed to vary regularly, with power and sigmoid law, in the direction of thickness. A novel porosity distribution affecting the functionally graded volume fraction is presented. For the compact formulation used for cementite-based materials and already used in P-FGM, we have adapted it for the distribution of S-FGM. The equations of motion in the FG beam are derived using Hamilton's principle. The boundary conditions for beam FG are assumed to be simply supported. Navier's solution is used to obtain the closed form solutions of the FG beam. The numerical results of this work are compared with those of other published research to verify accuracy and reliability. The comparisons of different shear shape functions, the influence of porosity, thickness and inhomogeneity parameters on buckling and free vibration of the FG beam are all discussed. It is established that the present work is more precise than certain theories developed previously.
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.20
no.1
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pp.49-55
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2024
Stainless 630 (or 17-4PH) is a precipitation-hardening martensitic stainless steel that has excellent mechanical properties and corrosion resistance. These characteristics make the STS630 to be used as a consisting material for various components such as spider, pin, spring, and spring retainer, of the control rod drive mechanism (CRDM) in pressurized water reactors (PWRs). In general, it is well known that the oxide layer of stainless steel consists of a duplex layer, a compact inner layer of FeCr2O4 spinel, and a coarse-grained outer layer of Fe3O4 spinel in PWR primary coolant condition. However, the characteristics of the oxide layer can be sensitively influenced by various water chemistry conditions such as temperature, dissolved oxygen, dissolved hydrogen, pH, pH adjuster type, and exposure time. In this work, we investigate the corrosion properties of the STS630 as a function of coolant temperature in an NH3 alkaline solution for its boron-free application in a small modular reactor, to confirm the feasibility for usage as a boron-free SMR structural material. As a result, oxide layer of corroded STS630 is consist of double-layer oxides consisting of a Cr-rich dense inner oxide and a Fe-rich polyhedral outer particles like as that in commercial PWR primary coolant. The corrosion rate of STS630 increases with increase in test time and temperature and the corrosion rate-time model equation was developed based on experimental data. Overall, it is expected that the results in this study provides useful data for the corrosion behavior of STS630 in alkaline environments, contributing to the development of selecting suitable materials for SMRs.
Recently, a lot of research has been done on the analysis of axial vibrations of homogeneous and FG nanotubes (nanorods) with various aspects of vibrations that have been fully mentioned in history. However, there is a lack of investigation of the dynamic internal resonances of FG nanotubes (nanorods) between them. This is one of the essential or substantial characteristics of nonlinear vibration systems that have many applications in various fields of engineering (making actuators, sensors, etc.) and medicine (improving the course of diseases such as cancers, etc.). For this reason, in this study, for the first time, the dynamic internal resonances of FG nanorods in the simultaneous presence of large-amplitude size dependent behaviour, inertial and shear effects are investigated for general state in detail. Such theoretical patterns permit as to carry out various numerical experiments, which is the key point in the expansion of advanced nano-devices in different sciences. This research presents an AFG novel nano resonator model based on the axial vibration of the elastic nanorod system in terms of derivation from large-amplitude size dependent internal modals interactions. The Hamilton's Principle is applied to achieve the basic equations in movement and boundary conditions, and a harmonic deferential quadrature method, and a multiple scale solution technique are employed to determine a semi-analytical solution. The interest of the current solution is seen in its specific procedure that useful for deriving general relationships of internal resonances of FG nanorods. The numerical results predicted by the presented formulation are compared with results already published in the literature to indicate the precision and efficiency of the used theory and method. The influences of gradient index, aspect ratio of FG nanorod, mode number, nonlinear effects, and nonlocal effects variations on the mechanical behavior of FG nanorods are examined and discussed in detail. Also, the inertial and shear traces on the formations of internal resonances of FG nanorods are studied, simultaneously. The obtained valid results of this research can be useful and practical as input data of experimental works and construction of devices related to axial vibrations of FG nanorods.
Saoula Abdelkader;Abdelrahmane B. Benyamina;Meftah Sid Ahmed
Steel and Composite Structures
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v.52
no.3
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pp.343-356
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2024
This paper presents an analytical solution for correctly predicting the Lateral-Torsional Buckling critical moment of simply supported castellated beams, the solution covers uniformly distributed loads combined with compressive loads. For this purpose, the castellated beam section with hexagonal-type perforation is treated as an arrangement of double "T" sections, composed of an upper T section and a lower T section. The castellated beam with regular openings is considered as a periodic repeating structure of unit cells. According to the kinematic model, the energy principle is applied in the context of geometric nonlinearity and the linear elastic behavior of materials. The differential equilibrium equations are established using Galerkin's method and the tangential stiffness matrix is calculated to determine the critical lateral torsional buckling loads. A Finite Element simulation using ABAQUS software is performed to verify the accuracy of the suggested analytical solution, each castellated beam is modelled with appropriate sizes meshes by thin shell elements S8R, the chosen element has 8 nodes and six degrees of freedom per node, including five integration points through the thickness, the Lanczos eigen-solver of ABAQUS was used to conduct elastic buckling analysis. It has been demonstrated that the proposed analytical solution results are in good agreement with those of the finite element method. A parametric study involving geometric and mechanical parameters is carried out, the intensity of the compressive load is also included. In comparison with the linear solution, it has been found that the linear stability underestimates the lateral buckling resistance. It has been confirmed that when high axial loads are applied, an impressive reduction in critical loads has been observed. It can be concluded that the obtained analytical solution is efficient and simple, and offers a rapid and direct method for estimating the lateral torsional buckling critical moment of simply supported castellated beams.
Low pressure carburizing is an industrially adopted process to modify the mechanical properties of the iron surface. Since acetylene gas is used as a carbon source, it has excellent carbon absorption and uniform carburizing layer compared to other carburizing gas. The superiority of carburizing properties is determined by the selection of process parameters such as acetylene flow rate and process pressure. The the effects of the pressure of acetylene as a carburizing gas on carbon transfer and surface properties of carburized specimen. AISI 4120 steel was carburized using pure acetylene at flow rates of 10, 30 sccm and pressure conditions of 1, 5, 10, 15, 20 torr. In order to investigate the carbon behavior according to the acetylene pressure, the mass gain of carbon was measured and the abnormal structure formed on the surface was observed. With the experimental results, Abnormal layers such as soot and cementite were not observed on the surface of the carburized specimens under the 10 sccm condition, and there was no significant difference in carburizing properties according to pressure. On the other hand, as the pressure increased under the condition of 30 sccm, the cementite fraction increased, and soot was formed from 15 torr, reducing the overall hardness gradient.
In this study, $C_f/SiC$, $SiC_f/SiC$ and $C_f-SiC_f/SiC$ ceramic composites reinforcing carbon fiber, SiC fiber and hybrid fiber were fabricated by hybrid TGCVI and PIP process. After the thermal shock cycle, 3-point bending and Oxy-Acetylene torch test, their mechanical behavior, oxidation and erosion resistance were evaluated. The $C_f/SiC$ composite showed a decrease in mechanical property along with increasing temperature, a pseudo-ductile fracture mode and a large quantity of erosion. The $SiC_f/SiC$ composite exhibited stronger mechanical property and lower erosion rate compared to the $C_f/SiC$, but brittle fracture mode. On the other hand, hybrid type of $C_f-SiC_f/SiC$ composite gave the best mechanical property, more ductile failure mode than the $SiC_f/SiC$, and lower erosion rate than the $C_f/SiC$. During the Oxy-Acetylene torch test, the $SiO_2$ formed by reaction of the SiC matrix with oxygen prevented further oxidation or erosion of the fibers for $C_f-SiC_f/SiC$ and $SiC_f/SiC$ composites particularly. In conclusion, if a hybrid composite with low porosity is prepared, this material is expected to have high applicability as a high temperature thermo-structural composite under high temperature oxidation atmosphere by improving low mechanical property due to the oxidation of $C_f/SiC$ and brittle fracture mode of $SiC_f/SiC$ composite.
Kim Yun-Yong;Kim Jeong-Su;Kim Hee-Sin;Ha Gee-Joo;Kim Jin-Keun
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.17
no.5
s.89
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pp.709-716
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2005
The objective of this study is to develop a high ductile fiber reinforced mortar, ECC(Engineered Cementitious Composite) with using raw material commercially available in Korea. A single fiber pullout test and a wedge splitting test were employed to measure the bond properties in a matrix and the fracture toughness of mortar matrix respectively, which are used for designing mix proportion suitable for achieving strain-hardening behavior at a composite level. Test results showed that the properties tended to increase with decreasing water-cement ratio. A high ductile fiber reinforced mortar has been developed by employing micromechanics-based design procedure. Micromechanical analysis was initially peformed to properly select water-cement ratio, and then basic mixture proportion range was determined based on workability considerations, including desirable fiber dispersion without segregation. Subsequent direct tensile tests were performed on the composites with W/C's of 47.5% and 60% at 28 days that the fiber reinforced mortar exhibited high ductile uniaxial tension property, represented by a maximum strain capacity of 2.2%, which is around 100 times the strain capacity of normal concrete. Also, compressive tests were performed to examine high ductile fiber reinforced mortar under the compression. The test results showed that the measured value of compressive strength was from 26MPa to 34 MPa which comes under the strength of normal concrete at 28 days.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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