This paper presents a meshfree procedure using a convex generalized meshfree (GMF) approximation for the large deformation analysis of particle-reinforced rubber compounds on microscopic level. The convex GMF approximation possesses the weak-Kronecker-delta property that guarantees the continuity of displacement across the material interface in the rubber compounds. The convex approximation also ensures the positive mass in the discrete system and is less sensitive to the meshfree nodal support size and integration order effects. In this study, the convex approximation is generated in the GMF method by choosing the positive and monotonic increasing basis function. In order to impose the periodic boundary condition in the unit cell method for the microscopic analysis, a singular kernel is introduced on the periodic boundary nodes in the construction of GMF approximation. The periodic boundary condition is solved by the transformation method in both explicit and implicit analyses. To simulate the interface de-bonding phenomena in the rubber compound, the cohesive interface element method is employed in corporation with meshfree method in this study. Several numerical examples are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed numerical procedure in the large deformation analysis.
This paper presents experimental and analytical studies to understand the behavior of crumb rubber concrete (CRC)-filled fiber reinforced polymer (FRP) and steel tube double skin column (DSC) and beam (DSB) members under cyclic loading. The main test variable was the percentage of rubber which ranged from 0 to 40%. For column members, different heights corresponding to different aspect ratios were examined to understand the to understand the effect of DSCs' slenderness on the cyclic response of the columns. the. The behavior of the specimens in terms of failure mode, strain development, energy dissipation, load-displacement response were presented and compared. The ability of the current provisions of the Australian codes to predict the capacity of such double skin members was also evaluated based on the test results. This study concluded that the reduction in the concrete strength was more severe at the material level compared to structural level. Also, as the load changed from axial compression in columns to pure moment in beams the negative effect of rubber percentage on the strength became less significant.
It is effective to apply hybrid damping device that combine separate damping device to cope with various seismic load. In this study, HRS hybrid damper(hybrid rubber slit damper) in which high damping rubber and steel slit plate are combined in parallel was proposed and structural performance tests were performed to review the suitability for seismic performance. Cyclic Loading tests were performed in accordance with criteria presented in KDS 41 17 00 and MOE 2019. As a result of the test, the criteria of KDS 41 17 00 and MOE2019 was satisfied, and the amount of energy dissipation increased due to the shear deformation of the high-damping rubber at low displacement. Result of performing the RC frame test, the allowable story drift ratio was satisfied, and the amount of energy dissipation increased in the reinforced specimen compared to the non-reinforced specimen.
본 연구는 나노필러가 혼합된 열가소성 탄소섬유강화 복합재료(Carbon fiber reinforced thermoplastic polymer, CFRTP)의 물성을 비교 평가하였다. Polyamide 6 (PA6) 수지에 Multi-wall carbon nano tube (MWCNT), Silicon oxide, Core shell rubber, Aramid nano fiber 등의 다양한 나노필러를 혼합한 후, 이를 기지재(Matrix)로 탄소섬유강화복합 재료(CFRP)를 제조하여 그 물성을 측정하였다. 나노필러의 종류와 혼합비율에 따라, 인장강도, 층간계면결합력 (Inter-laminar shear strength), Izod 충격 강도 등이 측정되었다. 인장 강도와 충격 강도의 경우 Core shell rubber를 혼합한 경우 가장 높은 물성을 가졌으나, 계면결합력은 silicon oxide를 1 wt.% 이하 혼합하였을 때 최적값을 가졌다.
This study analyzed the characteristics of four kinds of bridge rubber pads and suggested how to determine the stiffness the pads. The stiffness of rubber pads can be estimated by a direct static test. In the procedure to estimate the stiffness of a pad, the dead load(preload) of a bridge and live load of a vehicle are considered. The polyurethane rubber pads have larger hardness than natural and chloroprene rubber pads and thus carry larger load bearing capacity. In addition, they showed higher stiffness with the same shape factor than the others and thus are more avaliable as for bridge bearings. Although natural and chloroprene rubber pads are elongated to large deformation in horizontal direction due to vertical loads, polyurethane rubber pads almost do not generate horizontal deformation due to vertical loads regardless to the thickness and hardness of the pads. Therefore, they do not need reinforced plate to restrict horizontal deformation.
The purpose of this experimental study was to investigate the effects of vulcanization condition on the properties of reinforced rubbers. Rubber reinforcing ability of carbon black was more efficient than other fillers, but tensile properties were not affected by vulcanization condition while vulcanization condition affected the physical properties of rubber compounds with silica and silane treated slica. It was found that silica and silane treated silica filled rubber compounds showed good dynamic properties, rebound, heat build-up, 0 and $60^{\circ}C$ tan $\delta$ compared with carbon black filled rubber compounds. Carbon black filled rubber compounds were higher than silica and silane treated silica filled rubber compounds in total crosslinking density by vulcanization condition. By analysis of crosslinking type, polysulfide crosslinking was the highest in the carbon black filled rubber compounds with decreasing the ratio of sulfur to accelerator, monosulfide crosslinking was the highest in the silane treated silica filled compounds with in-creasing the ratio of sulfur to accelerator.
Ali Serdar Ecemis;Emrah Madenci;Memduh Karalar;Sabry Fayed;Sabry Fayed;Yasin Onuralp Ozkilic
Steel and Composite Structures
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제51권3호
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pp.337-349
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2024
The growing quantity of tires and building trash piling up in landfills poses a serious threat to the stability of the ecosystem. Researchers are exploring ways to reduce and use such byproducts of the construction industry in an effort to promote greener building practices. Thus, using recycled crumb rubber from scrap tires in concrete manufacturing is important for the industry's long-term viability. This study examines the proportion of waste rubber in fiber form, specifically at weight percentages of 5%, 10%, and 15%. Moreover, the study examines the shear behavior of reinforced concrete beams. A total of twelve RC beam specimens, each sized 100 mm by 150 mm by 1000 mm (w × d × L), were constructed and positioned to the test. Various mixtures were designed with different levels of scrap tire rubber content (0%, 5%, 10%, and 15%) and Stirrup Vol. Ratio (2.10, 2.80, and 3.53) in reinforced concrete beams. The findings indicate that the inclusion of scrap rubber in concrete leads to a decrease in both the mechanical characteristics and weight of the material. This is mostly attributed to the lower strength and stiffness of the rubberized concrete. Furthermore, estimations generated by a variety of design codes were examined alongside the obtained data. In order to make a comparison between the estimates provided by the different codes such as ACI 318-14, CEB-FIB and Iranian national building codes, a calculation was done to determine the ratio of the experimental shear strength to the anticipated shear strength for each code.
This paper is concerned with the orthotropic problem of diaphragm-type air springs which consist of rubber linings, nylon reinforced rubber composite and bead ring. The analysis is carried out with a finite element method developed to consider the orthotropic properties, geometric nonlinearity using four-node degenerated shell element with reduced integration. Physical stabilization scheme is used to control the zeroenergy mode of the element. The analysis includes an inflation analysis and a lateral analysis of an air spring for the deformed shape and the spring load with respect to the vertical and l ateral deflection. Numerical results demonstrate the variation of the outer diameter, the fold height, the vertical force and the lateral force with respect to the inflation pressure and the lateral deflection.
This paper is concerned with the orthotropic problem of diaphragm-type air springs which consist of rubber linings, nylon reinforced rubber composite and bead ring. The analysis is carried out with a finite element method developed to consider the orthotropic properties, geometric nonlinearity using four-node degenerated shell element with reduced integration. Physical stabilization scheme is used to control the zero-energy modes of the element. An inflation analysis and a lateral deformation analysis of an air spring are carried out. Numerical analysis results demonstrate the variation of the outer diameter, the fold height, the vertical force and the lateral force.
The concept of meta-material-based isolation systems (MMIS) for structural columns has been revisited in the present study in order to enhance the stability of rubber pads by using steel shim reinforced rubber (SSRR) layers. Analytical calculations have shown a significant improvement in the stability of MMIS with SSRR pads. Finite element analysis has also been conducted to further show the reduced response of a bridge with the modified MMIS under excitations having frequencies within the corresponding attenuation zone (AZ) as compared to the response of a conventional bridge without MMIS. FE analysis further shows the stress generated on the bridge with MMIS systems are within safe limits. Finally, a generalized procedure has been developed to design bridge columns with the proposed modified MMIS.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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