Porous ceramics which have closes pore were fabricated by heat treatment at 100$\∼$ 600$^{\circ}C$ for 30 min using dried water glasses with 25, 35, and 45 wt$\%$ water contents. Size and distribution of the closed pore were varied depending on the water contents and heat treatment temperature. The expansion procedure could be distinguished by two stages. The frist stage occurred around loo$\%$ due to the evaporation of water and the second stage occurred at 200$\∼$400$^{\circ}C$ due to the decomposition of Si-OH compounds. The specimen was not expanded successfully because of the softening of the dried water glass at 500$\∼$600$^{\circ}C$.
Formation of Shear Band under the adiabatic condition is widely observed In the engineering materials during rapidly forming process lot a thermally rate-dependent material. The shear band stems from evolution of a narrow region in which an intensive plastic flow occurs. The shear band often plays a role of a precursor of the ductile fracture during a forming process. The objective of this study is to investigate the localization behavior using numerical method. In this work, the implicit finite difference scheme is employed due to the ease of convergence and the numerical stability It is noted that physical and mechanical properties of materials determine how the shear band is formed and then localized. Material properties can be characterized with inertia number dissipation number and diffusion number. It is observed that the dimensionless numbers effect on localization. Using a parametric study, comparison was made between CRS-1018 steel with WHA (tungsten heavy alloy). The deformation behavior of material in this study include an isotropic hardening as well as thermal softening. Moreover, this study suggests that a kinematic hardening constitutive relation be required to predict a more accurate strain level at a shear band.
This study looked at high performance copper-based alloys as LED lead frame materials with higher electrical-conductivity and the maintenance of superior tensile strength. This study investigated the effects on the tensile strength, electrical conductivity, thermal softening, size and distribution of the precipitation phases when Cr was added in Cu-Fe alloy in order to satisfy characteristics for LED Lead Frame material. Strips of the alloys were produced by casting and then properly treated to achieve a thickness of 0.25 mm by hot-rolling, scalping, and cold-rolling; mechanical properties such as tensile strength, hardness and electrical-conductivity were determined and compared. To determine precipitates in alloy that affect hardness and electrical-conductivity, electron microscope testing was also performed. Cr showed the effect of precipitation hardened with a $Cr_3Si$ precipitation phase. As a result of this experiment, appropriate aging temperature and time have been determined and we have developed a copper-based alloy with high tensile strength and electrical-conductivity. This alloy has the possibility for use as a substitution material for the LED Lead Frame of Cu alloy.
In this study, the effect of Sn and Mg on microstructure and mechanical properties of Cu-Fe-P alloy were investigated by using scanning electron microscope, transmission electron microscope, tensile strength, electrical conductivity, thermal softening, size and distribution of the precipitation phases in order to satisfy characteristic for lead frame material. It was observed that Cu-0.14wt%Fe-0.03wt%P-0.05wt%Si-0.1wt%Zn with Sn and Mg indicates increasing tensile strength compare with PMC90 since Sn restrained the growth of the Fe-P precipitation phase on the matrix. However, the electrical conductivity was decreased by adding addition of Sn and Mg because Sn was dispersed on the matrix and restrained the growth of the Fe-P precipitation. The size of 100 nm $Mg_3P_2$ precipitation phase was observed having lattice parameter $a:12.01{\AA}$ such that [111] zone axis. According to the results of the study, the tensile strength and the electrical conductivity satisfied the requirements of lead frame; so, there is the possibility of application as a substitution material for lead frame of Cu alloy.
Alaa A. Abdelrahman;Hanaa E. Abd-El-Mottaleb;Mohamed G. Elblassy;Eman A. Elshamy
Steel and Composite Structures
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v.49
no.6
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pp.667-684
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2023
In the context of finite element method, a computational simulation is presented to study and analyze the dynamic behavior of regularly perforated functionally graded rotating beam for the first time. To investigate the effect of perforation configurations, both regular circular and squared perforation patterns are studied. To explore impacts of graded material distributions, both axial and transverse gradation profiles are considered. The material characteristics of graded materials are assumed to be smoothly and continuously varied through the axial or the thickness direction according the nonlinear power gradation law. A computational finite elements procedure is presented. The accuracy of the numerical procedure is verified and compared. Resonant frequencies, axial displacements as well as internal stress distributions throughout the perforated graded rotating cantilever beam are studied. Effects of material distributions, perforation patterns, as well as the rotating beam speed are investigated. Obtained results proved that the graded material distribution has remarkable effects on the dynamic performance. Additionally, circular perforation pattern produces more softening effect compared with squared perforation configuration thus larger values of axial displacements and maximum principal stresses are detected. Moreover, squared perforation provides smaller values of nondimensional frequency parameters at most of vibration modes compared with circular pattern.
The failure phenomenon of overlaid concrete structures, such as surface crack and peel-off failure in the contact zone, was investigated due to temperature shock(rainfall). To investigate this failure phenomenon, the surface tensile stress, and the shear stress, the vertical tensile stress in the contact zone were analysed using the non-linear stress-strain relationship of material such as strain-hardening- and strain-softening diagrams. Rainfall intensity, overlay thickness and overlay material were the main variables in the analyses. It is assumed that the initial temperature of overlaid concrete structures was heated up to 55$\^{C}$ by the solar heat. With a rain temperature 10$\^{C}$ and the rainfall intensity of nR=1/a, tR=10min, 60min, the stress states of overlaid concrete structures were calculated. The result shows that only fictitious cracks occurred in the overlay surface and no shear bond failure occurred in the contact zone. The vortical tensile stress increasing with overlay thickness was proved to be the cause of peel-off failure in the contact zone. The formulae for relationship between the vertical tensile stress and overlay thickness, material properties were derived. Using this formulae, it is possible to select proper material and overlay thickness to prevent failure in the contact zone due to temperature shock caused by rainfall.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.11
no.6
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pp.18-25
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2007
In a plastic metal forming of thermally rate-sensitive material, the localized shear band stems from evolution of a narrow region in which intensive plastic flow occurs. And it give rise to fatal fracture with plastic instability. The objectives of this study are to investigate the localization behavior by using numerical method and predict the failure for WHA(Tungsten Heavy Alloy). In this work, the implicit finite difference scheme is used because of the advantage about convergence and the numerical stability. This study is based on an analysed material with hardening as well as thermally softening behavior which includes isotropic strain hardening and observed the extension of localization within shear band according to material properties.
Shariati, Ali;Barati, Mohammad Reza;Ebrahimi, Farzad;Toghroli, Ali
Advances in nano research
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v.8
no.3
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pp.191-202
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2020
The article brings the study of nonlocal, surface and the couple stress together to apparent the frequency retaliation of FG nanobeams (Functionally graded). For the examination of frequency retaliation, the article considers the accurate spot of neutral axis. This article aims to enhance the coherence of proposed model to accurately encapsulate the significant effects of the nonlocal stress field, size effects together with material length scale parameters. These considered parameters are assimilated through what are referred to as modified couple stress as well as nonlocal elasticity theories, which encompasses the stiffness-hardening and softening influence on the nanobeams frequency characteristics. Power-law distribution is followed by the functional gradation of the material across the beam width in the considered structure of the article. Following the well-known Hamilton's principle, fundamental basic equations alongside their correlated boundary conditions are solved analytically. Validation of the study is also done with published result. Distinct parameters (such as surface energy, slenderness ratio, as nonlocal material length scale and power-law exponent) influence is depicted graphically following the boundary conditions on non-dimensional FG nanobeams frequency.
The EDM processing characteristics of one of the nickel-based heat resistant alloys, Hastelloy- X, were investigated under the various EDM conditions and analyzed in terms of surface integrity. This alloy is commonly used as a material for the hot gas path component of gas turbines and it is difficult to machine by conventional machining methods. The primary EDM parameter which was varied in this study were the pulse-on time. Since the pulse-on time is one of the main factors that determines the intensity of the electrical discharge energy, it was expected that the machining ratio and the surface integrity of the specimens would be proportionally dependent on the pulse-on duration. However, experimental results showed that MRR (material removal rate) and EWR (electrode wear rate) behaved nonlinearly with respect to the pulse duration, whereas the morphological and metallurgical features showed rather a constant trend of change by the pulse duration. In addition the heat treating process affected the recast layer and HAZ to be recrystallized but softening occurred in recast layer only. A metallurgical evaluation of the microstructure for the altered material zone was also conducted.
Nejad, Mohammad Zamani;Hadi, Amin;Omidvari, Arash;Rastgoo, Abbas
Structural Engineering and Mechanics
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v.67
no.4
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pp.417-425
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2018
The main aim of this paper is to investigate the bending of Euler-Bernouilli nano-beams made of bi-directional functionally graded materials (BDFGMs) using Eringen's non-local elasticity theory in the integral form with compare the differential form. To the best of the researchers' knowledge, in the literature, there is no study carried out into integral form of Eringen's non-local elasticity theory for bending analysis of BDFGM Euler-Bernoulli nano-beams with arbitrary functions. Material properties of nano-beam are assumed to change along the thickness and length directions according to arbitrary function. The approximate analytical solutions to the bending analysis of the BDFG nano-beam are derived by using the Rayleigh-Ritz method. The differential form of Eringen's non-local elasticity theory reveals with increasing size effect parameter, the flexibility of the nano-beam decreases, that this is unreasonable. This problem has been resolved in the integral form of the Eringen's model. For all boundary conditions, it is clearly seen that the integral form of Eringen's model predicts the softening effect of the non-local parameter as expected. Finally, the effects of changes of some important parameters such as material length scale, BDFG index on the values of deflection of nano-beam are studied.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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