Kim, Eui-Soo;Kim, Ji-Hoon;Park, Yoon-So;Kim, Chul;Choi, Jae-Chan
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.20
no.1
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pp.205-213
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2003
The fiber reinforced composite material is widely used in the multi-industrial field where the weight reduction of the infrastructure is demanded because of their high specific modulus and specific strength. It has two main merits which are to cut down energy by reducing weight and to prevent explosive damage preceding to the sudden bursting which is generated by the pressure leakage condition. Therefore, Pressure vessels using this composite material in comparison with conventional metal vessels can be applied in the field such as defense industry, aerospace industry and rocket motor case where lightweight and the high pressure are demanded. In this paper, for nonlinear finite element analysis of E-glass/epoxy filament winding composite pressure vessel receiving an internal pressure, the standard interpretation model is developed by using the ANSYS, general commercial software, which is verified as the accuracy and useful characteristic of the solution based on Auto LISP and ANSYS APDL. Both the preprocessor for doing exclusive analysis of filament winding composite pressure vessel and postprocessor that simplifies result of analysis have been developed to help the design engineers.
The fiber reinforced composite material is widely used in the multi-industrial field where the weight reduction of the infrastructure is demanded because of their high specific modulus and specific strength. Pressure vessels using this composite material have two main merits which are to cut down energy by reducing weight and to have long-term life due to corrosion resistance. In this paper, we developed optimal design module of laminate for CNG composite pressure vessel winding E-glass/epoxy based on Von-Mises yield criterion, Tsai-Hill theory and stress ratio using finite element method and ANSYS RSM(Response Surface Method).
This study presents the static and dynamic actuating performances of a bending piezoelectric actuator with a thin sandwiched PZT plate under a static load. The stored elastic energy within the actuators which occurs during a curing process is obtained through a flexural bending test. An actuating performance is evaluated in terms of an actuating displacement at the simply supported condition. The results reveal that an actuator that consists of a top layer having a high elastic modulus and a low coefficient of thermal expansion exhibits a better performance than the rest of actuators due to the formation of the large stored elastic energy within the actuator system. When actuators are excited at the alternating current voltage, the effect of PZT ceramic softening results in a slight reduction in the resonance frequency of each actuator as the applied electric field increases. It is thus suggested that the static and dynamic actuating characteristics of bending piezoelectric actuators with a thin sandwiched PZT plate should be simultaneously considered in controlling their performances.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.57
no.2
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pp.47-56
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2015
At the present, the mechanized form roads pavement was constructed with plain concrete. Mostly, it was used by welded wire mesh for preventing crack. Cellulose fibers for the reinforcement of concrete offer relatively high levels of elastic modulus, fiber count (per unit weight), specific surface, and bond strength to cement-based materials. The construction of concrete pavement confirmed that cellulose fiber reinforced concrete was applicable to mechanized form roads pavement. In the study, cellulose fibers were used here at 0.08 % volume fraction, which is equivalent to a fiber content of $1.2kg/m^3$. Cellulose fiber reinforced concrete were compared with plain concrete. Field test results indicated that cellulose fiber reinforced concrete showed slightly to increase of 28 days compressive strength and improved the initial strength. it tended to increase of splitting tensile strength. Test results showed that the slump and air content tend to decreased. but, the variation of air contends is very little. Also, construction cost of cellulose fiber reinforced concrete is less than about 25.7 % the case of welded wire mesh previously used. Therefore, The cost reduction is expected to be possible in construction site by mechanized form roads pavement.
Zhao, Xianzhong;Tian, Yafeng;Jia, Liang-Jiu;Zhang, Tao
Steel and Composite Structures
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v.26
no.4
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pp.439-452
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2018
This paper presents experimental and numerical study on buckling behaviors and hysteretic performance of Class 1 H-shaped steel beam subjected to cyclic pure bending within the scope of ultra-low cycle fatigue (ULCF). A loading device was designed to achieve the pure bending loading condition and 4 H-shaped specimens with a small width-to-thickness ratio were tested under 4 different loading histories. The emphasis of this work is on the impacts induced by local buckling and subsequent ductile fracture. The experimental and numerical results indicate that the specimen failure is mainly induced by elasto-plastic local buckling, and is closely correlated with the plastic straining history. Compared with monotonic loading, the elasto-plastic local buckling can occur at a much smaller displacement amplitude due to a number of preceding plastic reversals with relative small strain amplitudes, which is mainly correlated with decreasing tangent modulus of the material under cyclic straining. Ductile fracture is found to be a secondary factor leading to deterioration of the load-carrying capacity. In addition, a new ULCF life evaluation method is proposed for the specimens using the concept of energy decomposition, where the cumulative plastic energy is classified into two categories as isotropic hardening and kinematic hardening correlated. A linear correlation between the two energies is found and formulated, which compares well with the experimental results.
In the present study a parametric analysis is conducted to study the effect of pile dimension and soil properties on the nonlinear dynamic response of pile subjected to lateral sinusoidal load at the pile head. The study is conducted on soil-pile model of different pile diameter, pile length and soil modulus, and results are compared to get the effect. The soil-pile system is modelled using Finite element method. The programming is done in MATLAB. Time history analysis of model is done for varying non-dimensional frequency of load and the results are compared to get the non-dimensional frequency at which pile head displacement is maximum in each case. Maximum possible bending moment and soil-pile interacting forces for the dynamic excitation of the pile is also compared. When results are compared with the linear response, it is observed that non-dimensional frequency is reduced in nonlinear response on account of reduction in the soil stiffness due to yielding. Nonlinear response curve shows high amplitude as compared to linear response curve.
Among artificial intelligence-based computational techniques, adaptive neuro-fuzzy inference systems (ANFIS) are particularly suitable for modelling complex systems with known input-output data sets. Such systems can be efficient in modelling non-linear, complex and ambiguous behaviour of cement-based materials undergoing single, dual or multiple damage factors of different forms (chemical, physical and structural). Due to the well-known complexity of sulfate attack on cement-based materials, the current work investigates the use of ANFIS to model the behaviour of a wide range of self-consolidating concrete (SCC) mixture designs under various high-concentration sodium sulfate exposure regimes including full immersion, wetting-drying, partial immersion, freezing-thawing, and cyclic cold-hot conditions with or without sustained flexural loading. Three ANFIS models have been developed to predict the expansion, reduction in elastic dynamic modulus, and starting time of failure of the tested SCC specimens under the various high-concentration sodium sulfate exposure regimes. A fuzzy inference system was also developed to predict the level of aggression of environmental conditions associated with very severe sodium sulfate attack based on temperature, relative humidity and degree of wetting-drying. The results show that predictions of the ANFIS and fuzzy inference systems were rational and accurate, with errors not exceeding 5%. Sensitivity analyses showed that the trends of results given by the models had good agreement with actual experimental results and with thermal, mineralogical and micro-analytical studies.
The objective of this analytical study is to calculate the elasto-plastic stresses of Functionally Graded (FG) hyperbolic disc subjected to uniform temperature. The material properties (elastic modulus, thermal expansion coefficient and yield strength) and the geometry (thickness) of the disc are assumed to vary radially with a power law function, but Poisson's ratio does not vary. FG disc material is assumed to be non-work hardening. Radial and tangential stresses are obtained for various thickness profile, temperature and material properties. The results indicate that thickness profile and volume fractions of constituent materials play very important role on the thermal stresses of the FG hyperbolic discs. It is seen that thermal stresses in a disc with variable thickness are lower than those with constant thickness at the same temperature. As a result of this, variations in the thickness profile increase the operation temperature. Moreover, thickness variation in the discs provides a significant weight reduction. A disc with lower rigidity at the inner surface according to the outer surface should be selected to obtain almost homogenous stress distribution and to increase resistance to temperature. So, discs, which have more rigid region at the outer surface, are more useful in terms of resistance to temperature.
Kim, Jin-Man;Park, Yo-Hwan;Kim, Ki-Seog;Park, Du-Hee;Sun, Chang-Guk;Kim, Sung-Ryul
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2007.09a
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pp.259-265
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2007
The technical committee of Soil Dynamics and Geotechnical Earthquake Engineering of Korean Geotechnical Socity has conducted Round Robin Test(RRT) on seismic ground response analyses in 2007. Total 14 participating teams were given exact same soil information of three sites and three input ground motions including two recorded ground motions and one synthetic ground motion. Each team selected its own analysis method and approaches to perform ground response analyses. There were equivalent linear, nonlinear total stress, and nonlinear effective stress approaches, which could be selected. The results from RRT were systematically analyzed and dispersion and variation due to analysis methods, input ground motions, shear velocity profiles, shear modulus reduction curves, damping curves, and other input data are reported by the companion papers.
In this present work, the effect of additional heat-treatment (AHT) in the range from $1800^{\circ}C$ to $2400^{\circ}C$ on the chemical composition, morphology, microstructure, tensile properties, electrical resistivity, and thermal stability of commercial polyacrylonitrile (PAN)-based carbon fibers was explored by means of elemental analysis, electron microscopy, X-ray diffraction analysis, single fiber tensile testing, two-probe electrical resistivity testing, and thermogravimetric analysis (TGA). The characterization results were in agreement with each other. The results clearly demonstrated that AHTs up to $2400^{\circ}C$ played a significant role in further contributing not only to the enhancement of carbon content, fiber morphology, and tensile modulus, but also to the reduction of fiber diameter, inter-graphene layer distance, and electrical resistivity of "as-received" carbon fibers without AHT. The present study suggests that key properties of commercial PAN-based carbon fibers of an intermediate grade can be further improved by proprietarily adding heat-treatment without applying tension in a batch process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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