Components manufactured from composite materials are frequently subjected to superimposed mechanical and thermal loadings during their operating service. Both types of loadings may cause fracture and failure of composite structures. When composite cross-ply laminates of type [$0_m/90_n]_s$ are subjected to uni-axial tensile loading, different types of damage are set-up and developed such as matrix cracking: transverse and longitudinal cracks, delamination between disoriented layers and broken fibers. The development of these modes of damage can be detrimental for the stiffness of the laminates. From the experimental point of view, transverse cracking is known as the first mode of damage. In this regard, the objective of the present paper is to investigate the effect of transverse cracking in cross-ply laminate under thermo-mechanical degradation. A Finite Element (FE) simulation of damage evolution in composite crossply laminates of type [$0_m/90_n]_s$ subjected to uni-axial tensile loading is carried out. The effect of transverse cracking on the cross-ply laminate strength under thermo-mechanical degradation is investigated numerically. The results obtained by prediction of the numerical model developed in this investigation demonstrate the influence of the transverse cracking on the bearing capacity and resistance to damage as well as its effects on the variation of the mechanical properties such as Young's modulus, Poisson's ratio and coefficient of thermal expansion. The results obtained are in good agreement with those predicted by the Shear-lag analytical model as well as with the obtained experimental results available in the literature.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.5
no.4
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pp.408-413
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1995
We investigated the effect of mechanical backside damage upon minority carrier recombination lifetime measurement in Czochralski silicon substrate by laser excitation/microwave reflection photoconductance decay method. The intensity of mechanical damage was evaluated by X-ray double crystal rocking curve, X-ray section topography and wet oxidation/preferential etch methods. The data indicate that the higher the mechanical damage intensity, the lower the minority carrier lifetime, and the threshold full width at half maximum value which affect minority carrier lifetime measurement is about 13 secs.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.14
no.4
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pp.350-355
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2013
Electrical resistance change measurements were performed, to detect fatigue damage of a quasi-isotropic CFRP and cross-ply CFRP laminates. A four-probe method was used to measure the exact electrical resistance change. A three-probe method was used to measure the electrical contact resistance change, during long cyclic loading. The specimen side surface was observed using a video-microscope to detect damage. The measured electrical resistance changes were compared with the observed damage. The results of this study show that the electrical resistance increase of the quasi-isotropic laminate was caused by a delamination crack between ${\pm}45^{\circ}$ plies. Matrix cracking caused a small electrical resistance increase of the cross-ply laminate, but the decreased electrical resistance caused by the shear-plastic deformation impedes matrix-cracking detection.
A study is made of mechanical properties of unglazed matrix as a funtion of sintering temperature and crack patterns in layer structur pottery consisting of glaze and substrate and in matrix which is sintered at 120$0^{\circ}C$ and 130$0^{\circ}C$ respectively. The mechanical properties of matrix are increased due to density and vitrification to 130$0^{\circ}C$ The interface of glazed bilayer reveals the reactive intermediate layer. Herzian indentation testing is used to investigate the evolution of damage modes as a function of load. In the materials sintered at 120$0^{\circ}C$ quasi-plastic deformation is developed at the matrix and the cone-like cracks initiate at the glazing top surface and additionally upward-extending transverse cracks initiate at the internal in-just initiate at the glazing top surface which pass through the interface with increasing of indentation load. Finally the dominant damage mode shifts from substrate quasi-plasticity to coating fracture with increasing sintering temperature.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.8
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pp.1599-1607
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2002
The purpose of this work is to suggest a new non-contact damage detection method for rotating ferromagnetic shafts. The presence and the location of a damage in rotating shafts are assessed by means of longitudinal elastic waves propagating along the shafts. These waves are measured by non-contact magnetostrictive sensors consisting of a coil and bias magnets. This paper shows the effectiveness of the sensors in the damage detection of rotating shafts. Several issues occurring in the application of the sensors to rotating shafts are carefully investigated.
It is very important to well understand the dynamic characteristics of damaged structures to successfully develop or to choose a most appropriate structural damage identification method (SDIM) as the means of non-destructive testing. In this pope., the dynamic equation of motion for damaged plates is derived by introducing a damage distribution function, which may characterize the effective state of structural damages. It is found that structural damages may induce the coupling between modal coordinates. The effects of damages on the vibration characteristics of a plate depending on their locations, sizes, and magnitudes are numerically investigated in a systematic way. The numerical investigations are also given to the effects of damage-induced modal coupling on the changes in vibration characteristics and to the minimum number of natural modes required to predict sufficiently accurate vibration characteristics of damaged plates.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers C
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v.50
no.9
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pp.438-443
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2001
In the shallow trench isolation(STI)-chemical mechanical polishing(CMP) process, the key issues are the optimized thickness control, within-wafer-non-uniformity, and the possible defects such as pad oxide damage and nitride residue. The defect like nitride residue and silicon (or pad oxide) damage after STI-CMP process were discussed to accomplish its optimum process condition. To understand its optimum process condition, overall STI related processes including reverse moat etch, trench etch, STI fill and STI-CMP were discussed. Consequently, we could conclude that law trench depth and high CMP thickness can cause nitride residue, and high trench depth and over-polishing can cause silicon damage.
This paper proposes using the multi-type sensor vibration measurements, such as from a relative displacement sensors and a traditional accelerometer for the damage detection of shear connectors in composite bridge under moving loads. Hilbert-Huang Transform (HHT) spectra of these responses will be fused with a data fusion approach i.e., Dempster-Shafer method, to detect the damage of shear connectors. Experimental studies on a composite bridge model in the laboratory are conducted to demonstrate the effectiveness and performance of using the proposed approach in detecting the damage of shear connectors in composite bridges. Both undamaged and damaged scenarios are considered. The detection results with the data fusion of multi-type sensor measurements show a more reliable and robust performance and accuracy, avoiding the false identifications.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2002.10a
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pp.689-692
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2002
Composite materials, when damaged under thermal or mechanical loadings, show property changes. Among many mechanical properties of composite materials. the stiffness tend to be reduced due to micro-cracking, debonding, or delamination caused by external loadings. This research presents results regarding the detecting technique of internal damages within composite that experienced low-velocity impacts. Post-damage evaluations were made experimentally using flexural and compression loadings. Preliminary finite element analysis was made and compared with analytical solutions. The experimental results to determine the degree of damage will be compared with finite element results.
Electromechanical impedance (EMI) based structural health monitoring is performed by measuring the variation in the impedance due to the structural local damage. The impedance signals are acquired from the piezoelectric patches that are bonded on the structural surface. The impedance variation, which is directly related to the mechanical properties of the structure, indicates the presence of local structural damage. Two traditional EMI-based damage detection methods are based on calculating the difference between the measured impedance signals in the frequency domain from the baseline and the current structures. In this paper, a new structural damage detection approach by analyzing the time domain impedance responses is proposed. The measured time domain responses from the piezoelectric transducers will be used for analysis. With the use of the Time Frequency Autoregressive Moving Average (TFARMA) model, a damage index based on Singular Value Decomposition (SVD) is defined to identify the existence of the structural local damage. Experimental studies on a space steel truss bridge model in the laboratory are conducted to verify the proposed approach. Four piezoelectric transducers are attached at different locations and excited by a sweep-frequency signal. The impedance responses at different locations are analyzed with TFARMA model to investigate the effectiveness and performance of the proposed approach. The results demonstrate that the proposed approach is very sensitive and robust in detecting the bolt damage in the gusset plates of steel truss bridges.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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