This study investigated the effects of the geometric parameters of superelastic shape memory alloy (SE SMA) fibers on the pullout displacement recovering and self-healing capacity of reinforced cementitious composites. Three diameters of 0.5, 0.7 and 1.0 mm and two different crimped lengths of 5.0 and 10.0 mm were considered. To provide best anchoring action and high bond between fiber and cement mortar, the fibers were crimped at the end to create spear-head shape. The single fiber cement-based specimens were manufactured with the cement mortar of a compressive strength of 84 MPa with the square shape at the top and a dog-bone shape at the bottom. The embedded length of each fiber was 15 mm. The pullout test was performed with displacement control to obtain monotonic or hysteretic behaviors. The results showed that pullout displacements were recovered after fibers slipped and stuck in the specimen. The specimens with fiber of larger diameter showed better displacement recovering capacity. The flag-shaped behavior was observed for all specimens, and those with fiber of 1.0 mm diameter showed the clearest one. It was observed that the length of fiber anchorage did not have a significant effect on the displacement recovery, pullout resistance and self-healing capacity.
In this paper, durability evaluation and surface damage mechanism were investigated through solid particle erosion (SPE) test after applying hot-dip aluminizing (HDA) technology for the purpose of maintenance of marine economizer tube. Damaged surface shape was analyzed using SEM and 3D microscope. Compositional changes and microstructure of the HDA layer were analyzed through EDS and XRD. Durability was evaluated by analyzing weight loss and surface damage depth after SPE. HDA was confirmed to have a two-layer structure of Al and Al5Fe2. HDA+HT was made into a single alloy layer of Al5Fe2 by diffusion treatment. In the microstructure of HDA+HT, void and crack defect were induced during the crystal phase transformation process. The SPE damage mechanism depends on material properties. Plastic deformation occurred in the substrate and HDA due to ductility, whereas weight loss due to brittleness occurred significantly in HDA+HT. As a result, the substrate and HDA showed better SPE resistance than HDA+HT.
This paper presents an investigation into the failure of RC columns under impact loadings. A numerical simulation of 19 identical RC columns subjected to single and repeated impact loadings was performed. A free-falling hammer was dropped at midspan with the same total kinetic energy input but varying mass and momentum. The specimens under the repeated impact test were struck two times at the same location. The colliding index, defined as the impact energy-momentum ratio, was proposed to explain the different impact responses under equal-energy impacts. The increase of colliding index from low to high indicates the transition of the impact response from static to dynamic and failure mode from flexure to shear. This phenomenon was more evident when the column had a greater axial load and was impacted with a high colliding index. The existence of the axial load had an inhibitory effect on the crack development and increased the shear resistance. The second impact changes the failure mode from flexural to brittle shear as found in the specimen with 20% axial load subjected to high a colliding index. Moreover, a deflection prediction equation based on the impact energy and force was limited to the low colliding index impact.
Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM) has been developed by applying stress analysis to determine the stress intensity factor (SIF, K). The finite element method (FEM) is widely used as a standard tool for evaluating the SIF for various crack configurations. The prediction accuracy can be achieved by applying an adaptive Delaunay triangulation combined with a FEM. The solution can be solved using either direct or iterative solvers. This work adopts the element-by-element preconditioned conjugate gradient (EBE-PCG) iterative solver into an adaptive FEM to solve the solution to heal problem size constraints that exist when direct solution techniques are applied. It can avoid the formation of a global stiffness matrix of a finite element model. Several numerical experiments reveal that the present method is simple, fast, and efficient compared to conventional sparse direct solvers. The optimum convergence criterion for two-dimensional LEFM analysis is studied. In this paper, four sample problems of a two-edge cracked plate, a center cracked plate, a single-edge cracked plate, and a compact tension specimen is used to evaluate the accuracy of the prediction of the SIF values. Finally, the efficiency of the present iterative solver is summarized by comparing the computational time for all cases.
The use of composite patches for the reduction of stresses at the level of the damaged zone in aeronautical structures has experienced rapid expansion given its advantages over conventional mechanical processes (riveting, bolting, etc.). Initially, The research axes in this field were aimed at choosing suitable mechanical properties for the composite and the adhesive, then to optimize the shape of the composite patch in order to ensure good load transfer and avoid having a debonding at the level of the edges essentially for the case of a repair by single side where the bending moment is present due to the non-symmetry of the structure. Our work falls within this context; the objective is to analyze by the finite element method the fracture behavior of a damaged plate repaired by composite patch. Stress reduction at the edge is accomplished by creating a variable angle chamfer on the composite patch. The effects of the crack length, the laminate sequence and the nature of the patch as well as the use of a hybrid patch were investigated. The results show clearly that a beveled patch reduces the stress concentrations in the damaged area and even at its edges. The hybrid patch also ensures good durability of the repair by optimizing its stacking sequence and the location of the different layers according to the fibers orientations.
The slot-die coating & calcination process was adopted to fabricate the long YBCO precursor films on the buffered metal tape for the $2^{nd}$ generation coated conductors. To obtain the smooth and crack-free surface of long YBCO precursor films, the parameters of slot-die coating and the process variables of calcination step must be optimized simultaneously in reel-to-reel method. Among the parameter of slot-die coating process, the viscosities of the precursor solution was controlled from 60cP to 200cP to obtain the thicker films from on single coating. The slot-die gap, the injection rate of precursor solution, the moving speed of buffered metal tape etc. are controlled lot the full coverage and smooth surface of YBCO precursor films. The slot-die coated films are moved through the tube furnace with predetermined heating profiles in humid oxygen ambient The YBCO precursor films was identifed with $Y_2O_3,\;BaF_2$, and CuO phase by XRD and consisted of fine grains of about 20nm size observed by FE-SEM. The YBCO films show the critical current density over $MA/cm^2$ using the precursor films formed by the continuous slot-die coating & calcination process.
Kim, Y.P.;Baek, J.H.;Kim, W.S.;Bang, I.W.;Oh, K.H.
International Journal of Korean Welding Society
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v.1
no.2
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pp.30-35
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2001
Nowadays, repair welding on in-service natural gas pipeline is a matter of primary concern of gas company. The main purpose of this study is to investigate the effects of welding conditions on the allowable heat input for crack-free welds and welds without burn-through onto in-service natural gas pipeline. First of all, single pass weld bead on plates of the various thickness was deposited to evaluate the penetration of weld metal, the depth of heat affected zone and the hardness of repair weld under various welding conditions. Also, finite element analysis has been conducted to validate experimental results of bead-on plate welds and to develop appropriate model for repair welding. The welding experiments of bead-on-plate weld confirmed the influence of plate thickness, heat input and welding process on safety. And, the finite element model was demonstrated by comparing experimental results. The agreement between the computed and measured values was shown to be generally good. Therefore, It is possible to predict the safety of repair welding under various welding conditions with experimental results and finite element analysis model.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.30
no.2
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pp.41-46
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2020
The characteristics of the residual stress on the types of the substrate was investigated with adjusting the V/III ratio during GaN growth via the HVPE method. GaN single crystal layers were grown on a sapphire substrate and a GaN template under the conditions of V/III ratio 5, 10, and 15, respectively. During GaN growth, multiple hexagonal pits in GaN single crystal were differently revealed in accordance with growth condition and substrate type, and their distribution and depth were measured via optical microscopy(OM) and white light interferometry(WLI). As a result, it was confirmed that the distribution area and depth of hexagonal pit tended to increase as the V/III ratio increased. Moreover, it was found that the residual stress in GaN single crystal decreased as the distribution area and depth of the pit increased through measuring micro Raman spectrophotometer. In the case of GaN growth according to substrate type, the GaN on GaN template showed lower residual stress than the GaN grown on sapphire substrate.
Yin, Da W.;Chen, Shao J.;Chen, Bing;Liu, Xing Q.;Ma, Hong F.
Geomechanics and Engineering
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v.15
no.5
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pp.1113-1124
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2018
Geological dynamic hazards during deep coal mining are caused by the failure of a composite system consisting of the rock and coal layers, whereas the joint in coal affects the stability of the composite system. In this paper, the compression test simulations for the rock-coal combined body with single joint in coal were conducted using $PFC^{2D}$ software and especially the effects of joint length and joint angle on strength and failure characteristics in a rock-coal combined body were analyzed. The joint length and joint angle exhibit a deterioration effect on the strength and affect the failure modes. The deterioration effect of joint length of L on the strength can be neglected with a tiny variation at ${\alpha}$ of $0^{\circ}$ or $90^{\circ}$ between the loading direction and joint direction. While, the deterioration effect of L on strength are relatively large at ${\alpha}$ between $30^{\circ}$ and $60^{\circ}$. And the peak stress and peak strain decrease with the increase of L. Additionally, the deterioration effect of ${\alpha}$ on the strength becomes larger with the increase of L. With the increase of ${\alpha}$, the peak stress and peak strain first decrease and then increase, presenting "V-shaped" curves. And the peak stress and peak strain at ${\alpha}$ of $45^{\circ}$ are the smallest. Moreover, the failure mainly occurs within the coal and no apparent failure is observed for rock. At ${\alpha}$ between $30^{\circ}$ and $60^{\circ}$, the secondary shear cracks generated in or close to the joint tips, cause the structural instability failure of the combined body. Therefore, their failure models present as a shear failure along partial joint plane direction and partially cutting across the coal body or a shear failure along the joint plane direction. However, at ${\alpha}$ of $60^{\circ}$ and L of 10 mm, the "V-shaped" shear cracks cutting across the coal body cause its final failure. While crack nucleations at ${\alpha}$ of $0^{\circ}$ or $90^{\circ}$ are randomly distributed in the coal, the failure mode shows a V-shaped shear failure cutting across the coal body.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.23
no.2
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pp.61-65
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1987
In this study, the characteristics of TRC (tensile restraint crack) critical stress in the gravity type underwater wet welding process and in the in-air welding have been investigated for Y, y and 45$^{\circ}$r grooves using the KR Grade A-3 steel plates and the E4303 covered electrodes. The following results were obtained: (1) In the TRC tests, the initial critical stress of Y groove is higher than those of the 45$^{\circ}$r single bebel grooves in both in-air and underwater weldings, and the cold fracture sensitivity is higher in the underwater welding than in the in-air welding. (2) The hardness of underwater weld metal is the highest in heat affected zone is about Hk 365 in the in-air weld but Hk 670 in the underwater weld which is higher for cooling speed is more rapid, resulting in the lower critical stress by increase of fracture sensitivity. (3) The diffusible hydrogen quantity for 48 hours is about 18cc/100g-weld-metal in the in-air welding but 48cc/100g-weld-metal in the underwater welding. So that, in the case of underwater welding the diffusible hydrogen penetrates about 3 times more than that in the in-air welding.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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