The crack under the influence of the higher intensities of the stresses grows and the structure gets collapsed with the time when the crack length reaches to critical value. Therefore, the fracture behavior of a structure in terms of stress intensity factors (SIF) becomes important to determine the remaining fracture strength and capacity of material and structure for avoiding catastrophic failure, increasing safety and further improvement in the design. The robustness of the method has been demonstrated by comparing the numerical results with analytical and experimental results of some problems. XFEM is used to model cracks and holes in structures and predict their strength and reliability under service conditions. Further, XFEM is extended with a stochastic method for predicting the sensitivity in terms of output COVs and fracture strength in terms of mean values of stress intensity factors (SIFs) of a structure with discontinuities (cracks and holes) under tensile loading condition with input individual and combined randomness in different system parameters. In stochastic technique, the second order perturbation technique (SOPT) has been used for the predicting the fracture behavior of the structures. The stochastic/perturbation technique is also known as Taylor series expansion method and it provides the reliable results if the input randomness is less than twenty percentage. From the present numerical analysis it is observed that, the crack tip near to the hole is under the influence of the stress concentration and the variational effect of the input random parameters on the crack tip in terms of the SIFs are lesser so the COVs are the less sensitive. The COVs of mixed mode SIFs are the most sensitive for the crack angles (α=45° to 90°) for all the values of c1 and d1. The plate with the shorter distance between hole and crack is the most sensitive with all the crack angles but the crack tip which is much nearer to the hole has the highest sensitivity.
As a brittle failure mode, punching-shear failure can be widely found in traditional RC slab-column connections, which may lead to the entire collapse of a flat plate structure. In this paper, a novel RC slab-column connection with inner steel truss was proposed to enhance the punching strength. In the proposed connection, steel trusses, each of which was composed of four steel angles and a series of steel strips, were pre-assembled at the periphery of the column capital and behaved as transverse reinforcements. With the aim of exploring the punching behavior of this novel RC slab-column connection, a static punching test was conducted on two full-scaled RC slab specimens, and the crack patterns, failure modes, load-deflection and load-strain responses were thoroughly analyzed to explore the contribution of the applied inner steel trusses to the overall punching behavior. The test results indicated that all the test specimens suffered the typical punching-shear failure, and the higher punching strength and initial stiffness could be found in the specimen with inner steel trusses. The numerical models of tested specimens were analyzed in ABAQUS. These models were verified by comparing the results of the tests with the results of the analyzes, and subsequently the sensitivity of the punching capacity to different parameters was studied. Based on the test results, a modified critical shear crack theory, which could take the contribution of the steel trusses into account, was put forward to predict the punching strength of this novel RC slab-column connection, and the calculated results agreed well with the test results.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.12
no.2
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pp.67-74
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2008
This paper provides the test results of bonding behavior of the interface between concrete substrate and carbon fiber in the rehabilitation method applying carbon fiber with epoxy based resin adhesive. The difference in each components was gradually increased subjected to the repetition of temperature variation, regardless of the strength of the substrate concrete, while the ultrasonic interface between each component occurred. An increase in difference of the temperature resulted in a decrease in bond strength of each component. Associated failure mode was shown to be interfacial failure and substrate concrete failure. No remarkable changes were found in the deformation and ultrasonic velocity of each component until the four cycles of the dry and moisture test. Hence, the moisture condition may not affect the bonding behavior of each component. After the repetition of dry and moisture test, corresponding bond strength was reduced to 40% of that before test. For the effect of freeze and thaw test, the cycle of freeze and thaw within 4 cycles resulted in debonding of each component.
Haitao Xu;Jinbin Xu;Zhanfa Dong;Zhixin Ding;Mingxin Bai;Xiaodong Du;Dayang Wang
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.6
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pp.2352-2366
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2024
Reinforced concrete (RC) shear walls with precast steel-concrete composite modular (PSCCM) are strongly recommended in the structural design of nuclear power plants due to the need for a large number of process pipeline crossings and industrial construction. However, the effect of the PSCCM on the mechanical behavior of the whole RC shear wall is still unknown and has received little attention. In this study, three 1:3 scaled specimens, one traditional shear wall specimen (TW) and two shear wall specimens with the PSCCM (PW1, PW2), were designed and investigated under cyclic loadings. The failure mode, hysteretic curve, energy dissipation, stiffness and strength degradations were then comparatively investigated to reveal the effect of the PSCCM. Furthermore, numerical models of the RC shear wall with different PSCCM distributions were analyzed. The results show that the shear wall with the PSCCM has comparable mechanical properties with the traditional shear wall, which can be further improved by adding reinforced concrete constraints on both sides of the shear wall. The accumulated energy dissipation of the PW2 is higher than that of the TW and PW1 by 98.7 % and 60.0 %. The failure of the shear wall with the PSCCM is mainly concentrated in the reinforced concrete wall below the PSCCM, while the PSCCM maintains an elastic working state as a whole. Shear walls with the PSCCM arranged in the high stress zone will have a higher load-bearing capacity and lateral stiffness, but will suffer a higher risk of failure. The PSCCM in the low stress zone is always in an elastic working state.
Lei Li;Wei Huang;Zhengyi Kong;Li Zhang;Youde Wang;Quang-Viet Vu
Steel and Composite Structures
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v.52
no.4
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pp.391-403
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2024
The flexural behavior of composite sandwich wall panels with different thicknesses, numbers of holes, and hole forms, and arrangement form of longitudinal steel bar (uniform type and concealed-beam type) are investigated. A total of twelve composite sandwich wall panels are prepared, utilizing modified polystyrene particles mixed with foam concrete for the flexural performance test. The failure pattern of the composite sandwich wall panels is influenced by the extruded polystyrene panel (XPS) panel thickness and the reinforcement ratio in combination, resulting in both flexural and shear failure modes. Increasing the XPS panel thickness causes the specimens to transition from flexural failure to shear failure. An increase in the reinforcement ratio leads to the transition from flexural failure to shear failure. The hole form on the XPS panel and the steel bar arrangement form affect the loading behavior of the specimens. Plum-arrangement hole form specimens exhibit lower steel bar strain and deflection compared to linear-arrangement hole form specimens. Additionally, specimens with concealed beam-type steel bar display lower steel bar strain and deflection than uniform-type steel bar specimens. However, the hole form and steel bar arrangement form have a limited impact on the ultimate load. Theoretical formulas for cracking load are provided for both fully composite and non-composite states. When compared to the experimental values, it is observed that the cracking load of the specimens with XPS panels closely matches the calculations for the non-composite state. An accurate prediction model for the ultimate load of fully composite wall panels is developed. These findings offer valuable insights into the behavior of composite sandwich wall panels and provide a basis for predicting their performance under various design factors and conditions.
In recent years, a large number of robots have been developed in several countries, and these robots have been built for the purpose to appeal to users by well designed human-robot interaction. In case of the robots developed so far, they show proper reactions only when there is a certain input. On the other hands, they cannot perform in a standby mode which means there is no input. In other words, if a robot does not make any motion in standby mode, users may feel that the robot is being turned-off or even out of work. Especially, the social service robots maintain the standby status after finishing a certain task. In this period of time, if the robots can make human-like behavioral patterns such like a person in help desk, then they are expected to make people feels that they are alive and is more likely to interact with them. It is said that even if there is no interaction with others or the environment, people normally reacts to internal or external stimuli which are created by themselves such as moving their eyes or bodies. In order to create robotic behavioral patterns for standby mode, we analyze the actual facial expression and behavior from people who are in neutral affective emotion based on ethnographic methodology and apply extracted characteristics to our robots. Moreover, by using the robots which can show those series of expression and action, our research needs to find that people can feel like they are alive.
Park Il-Hyun;Yu Young-Chol;Park Ki-Sang;Lee Dong-Il;Lyoo Won-Seok
Polymer(Korea)
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v.30
no.3
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pp.271-278
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2006
In order to investigate the structure and dynamics of atatic poly (vinyl alcohol) (PVA)/water system, laser light scattering experiment has been done in the semi-dilute concentration regime at $25^{\circ}C$. The scattering intensity I(q) can be analyzed with the fractal equation of $I(q){\sim}q^{-m}$ instead of Onstein-Zernike type equation. The fractal dimensionality m was found to be constant after reaching the plateau value of $m=2.6{\pm}0.3$ above C=3wt%. The time correlation function of dynamic light scattering has always two different modes such as fast mode and slow one. The cooperative diffusion of fast mode showed concentration independence contrary 4o the reptation theory's concentration dependent exponent of 3/4. The slow mode can be interpreted as the motion of large scale heterogeneities and its strong concentration dependence is apparent with a large negative exponent of -3.0. It is considered that the stereo-regular arrangement with four successive meso units of -OH plays as a key role in forming such heterogeneity.
This study investigated the characteristics of bifurcation and the instability due to the initial imperfection of the space truss, which is sensitive to the initial conditions, and the calculated buckling load by the analysis of Eigen-values and the determinant of tangential stiffness. A two-free nodes model, a star dome, and a three-ring dome model were selected as case studies in order to examine the unstable phenomenon due to the sensitivity to Eigen mode, and the influence of the rise-span ratio and the load parameter on the buckling load were analyzed. The sensitivity to the imperfection of the two-free nodes model changed the critical path after reaching the limit point through the bifurcation mode, and the buckling load level was reduced by the increase in the amount of imperfection. The two sensitive buckling patterns for the model can be explained by investigating the displaced position of the free node, and the asymmetric Eigen mode was a major influence on the unstable behavior due to the initial imperfection. The sensitive mode was similar to the in-extensional mechanism basis of the simplified model. Since the rise-span ratio was higher, the effect of local buckling is more prominent than the global buckling in the star dome, and bifurcation on the equilibrium path occurring as the value of the load parameter was higher. Additionally, the buckling load levels of the star dome and the three-ring model were about 50-70% and 80-90% of the limit point, respectively.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.44
no.5
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pp.45-54
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2007
Time/frequency analysis has been extensively used in biomedical signal processing. By extracting some essential features from the electro-physiological signals, these methods are able to determine the clinical pathology mechanisms of some diseases. However, this method assumes that the signal should be stationary, which limits its application in non-stationary system. In this paper, we develop a new signal processing method using Hilbert-Huang Transform to perform analysis of the nonlinear and non-stationary ventricular fibrillation(VF). Hilbert-Huang Transform combines two major analytical theories: Empirical Mode Decomposition(EMD) and the Hilbert Transform. Hilbert-Huang Transform can be used to decompose natural data into independent Intrinsic Mode Functions using the theories of EMD. Furthermore, Hilbert-Huang Transform employs Hilbert Transform to determine instantaneous frequency and amplitude, and therefore can be used to accurately describe the local behavior of signals. This paper studied for Return Of Spontaneous Circulation(ROSC) and non-ROSC prediction performance by Support Vector Machine and three parameters(EMD-IF, EMD-FFT) extracted from ventricular fibrillation ECG waveform using Hilbert-Huang transform. On the average results of sensitivity and specificity were 87.35% and 76.88% respectively. Hilbert-Huang Transform shows that it enables us to predict the ROSC of VF more precisely.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.38
no.4
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pp.337-346
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2014
This study aimed to understand the mode characteristics of a droplet subject to periodic forced vibration and the detachment of a droplet placed on a plate surface. An surface was coated with Teflon to clearly observe the behavior of a droplet. The contact angle between the droplet and surface and the hysteresis were found to be approximately $115^{\circ}C$ and within $25^{\circ}C$, respectively. The coating process was performed in a clean room that had an environment with a low level of contaminants and impurities such as air dust, detergents, and particles. To predict the resonance frequency of a droplet, theoretical and experimental approaches were applied. Two high-speed cameras were configured to acquire side and top views and thus capture different characteristics of a droplet: the mode shape, the detachment, the separated secondary droplet, and the waggling motion. A comparison of the theoretical and experimental results shows no more than 18 discrepancies when predicting the resonance frequency. These differences seem to be caused by contact line friction, nonlinear wall adhesion, and the uncertainty of the experiment. For lower energy inputs, the contact line of the droplet was pinned and the oscillation pattern was axisymmetric. However, the contact line of the droplet was de-pinned as the oscillation became more vigorous with increased energy input. The size of each lobe at the resonance frequency is somewhat larger than that at the neighboring frequency. A droplet in mode 2, one of the primary mode frequencies, exhibits vertical periodic movement as well as detachment and secondary ejection from the main droplet.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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