Rubber materials are widely used for anti-vibration in various industries such as railways, automobile, and aviation. However, various factors hinder the accurate prediction of mechanical properties and lifetime of these materials. Particularly, a stress softening phenomenon Mullins effect greatly affects the accuracy of test results by reducing the initial peak stress. Although the Mullins effect has been studied previously, research on its temperature dependence is lacking. In this study, we performed experiments to estimate the temperature dependence of the Mullins effect. Dumbbell specimens made of natural rubber (NR65) was mounted on a stress softening tester and placed in a heat chamber, where they were tested at temperature of 25, 50, and $80^{\circ}C$. Further, five test sets, each consisting of 10 loading/unloading cycles were sequentially performed at predetermined time intervals. Based on the test results, we assessed the effect of temperature and time interval on stress softening and recovery.
카본블랙이나 실리카 등으로 보강된 고무 가황체는 순수한 초기상태에서 하중(부하)를 가하고 제거하는 반복과정에서 응력은 점점 연화되어 초기상태에서 얻어진 응력보다 작게 나타난다. 이러한 응력 연화 현상을 Mullins 효과라고 부른다. 이러한 응력 연화 거동을 이론적으로 표현하기 위하여 Ogden-Roxburgh 등이 손상 파라미터를 이용하여 제안한 pseudo-elastic 개념을 적용하여 보강제가 함유된 고무 가황체의 변형률 에너지 함수를 구하였다. 카본블랙으로 보강된 NR 가황체를 이용하여 준정적 반복 부하 시험을 실시하였으며, pseudo-elastic 모델에서의 손상 파라미터가 제하 및 재 부하 시 응력-변형률 곡선에 어떠한 영향을 주는가와 더불어 손상 파라미터의 두 가지 변수인 r과 m의 물리적 의미를 파악하였다. 또한 보강제 함량을 달리하여 제작한 고무 가황체의 응력연화 변형률 에너지 함수를 결정하고 비교하였다.
콘크리트의 국소화현상은 콘크리트의 연화거동에 수반되어 변형이 국부적으로 집중되는 현상으로 콘크리트 구조물의 극한하중을 지배한다. 본 연구에서는 연화거동에 따른 변형률국소화현상을 일으키는 콘크리트를 국소영역과 비국소영역으로 나누어 모형화하였으며 불균질재료의 평균화개념을 이용하여 콘크리트의 국소화거동을 정식화하였다. 본 연구에서는 정식화된 모형을 사용하여 일축압축 및 일축인장하중을 받는 콘크리트의변형의 국소화 현상을 재현하였으며, 제안된 모형이 일축하중하의 콘크리트의 국소화거동을 잘 재현할 수 있음을 실제 실험결과와의 비교를 통하여 검증하였다. 해석결과로부터 일축압축하중하의 콘크리트의 국소영역의 크기는 콘크리트의 최대골재치수의 3배가 적당하고, 시편의 길이에 따른 콘크리트의 크기효과도 재현할 수 있음을 보였다. 또한 제안된 모형식에 직접인장시험에서 구해진 인장연화곡선의 사용이 일축인장하의 콘크리트의 국소화현상을 잘 표현하는데 적합함을 알 수 있었다.
In this paper, material property of fiber reinforced concrete(FRC) according to the steel fiber, glass fiber and carbon fiber blended ratio. The fiber reinforced concretes are increased mechanical strength, because the fibers are dispersed with randomly direction and disturb crack progression in concretes. Adhesive fracture is occurred slowly at interface between fiber and concrete, and the fracture energy is absorbed due to softening phenomenon.
Bai, Byong Chol;Kim, Jong Gu;Kim, Ji Hong;Lee, Chul Wee;Lee, Young-Seak;Im, Ji Sun
Carbon letters
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제25권
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pp.78-83
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2018
Pyrolyzed fuel oil (PFO) and coal tar was blended in the feedstock to produce pitch via thermal reaction. The blended feedstock and produced pitch were characterized to investigate the effect of the blending ratio. In the feedstock analysis, coal tar exhibited a distinct distribution in its boiling point related to the number of aromatic rings and showed higher Conradson carbon residue and aromaticity values of 26.6% and 0.67%, respectively, compared with PFO. The pitch yield changed with the blending ratio, while the softening point of the produced pitch was determined by the PFO ratio in the blends. On the other hand, the carbon yield increased with increasing coal tar ratio in the blends. This phenomenon indicated that the formation of aliphatic bridges in PFO may occur during the thermal reaction, resulting in an increased softening point. In addition, it was confirmed that the molecular weight distribution of the produced pitch was associated with the predominant feedstock in the blend.
The influence of the cooling condition after solution treatment on the high temperature fatigue resistance of 23Cr-26Ni heat resistant steel was investigated. Two different cooling conditions were applied to the steel after solution treatment at $1200^{\circ}C$ for 3 hours. One specimen was water quenched immediately after the solution treatment. The other one was furnace cooled at a rate of $0.5^{\circ}C/min$ down to $750^{\circ}C$ after the solution treatment. Then, both specimens were aged at $750^{\circ}C$ for 5 hours. Under two different heat treatment conditions, the low cycle fatigue (LCF) test was performed at $600^{\circ}C$ and room temperature (RT). Only cyclic hardening continued from the beginning until fracture at all strain amplitudes during LCF at $600^{\circ}C$. This phenomenon was attributed to the increase in the dislocation density due to cyclic deformation, which resulted in the interaction between the newly created dislocations and precipitates. Cyclic hardening followed by saturation and cyclic softening was observed at RT. Cyclic softening was attributed to the dislocation annihilation rate exceeding the dislocation generation rate. Other probable factor for cyclic softening was some cavities formed around grain boundaries after 20 cycles. WQ and FC have a similar LCF behavior at RT and $600^{\circ}C$ as shown in the cyclic stress response curves.
콘크리트에 발생하는 변형률 국소화는 연화거동에 수반하여 변형이 국부적으로 집중되는 현상으로 이를 유한요소해석 할 수 있는 일관된 알고리즘을 개발하는 것이 본 연구의 목적이다. 변형률 국소화현상이 발생한 콘크리트는 변형률이 집중되는 국소화영역과 그외의 영역인 비국소화영역으로 크게 구분할 수 있으며 국소화영역에서는 연화현상을 포함하는 탄소성거동을 하게 되며 비국소화영역은 손상제하거동을 수반하게 된다. 변형률 국소화현상이 진행중인 콘크리트의 국소화영역을 모델링하기 위하여 열역학적으로 정식화된 전형적인 소성모델에 콘크리트의 극한응력 이후에 비선형 연화로 표현되는 소성거동을 고려할 수 있는 일반화된 Drucker-Prager모델을 도입하였으며 소성이론식의 적분을 위해 return-mapping 알고리즘을 사용하고 일관된 알고리즘을 전개하였다. 또한, 콘크리트의 비국소화영역의 모델링을 위하여 열역학적 자유에너지함수를 수정하여 비선형 탄성 및 손상의 일관된 알고리즘을 전개하였다. 개발된 알고리즘에 의한 유한요소해석을 통해 압축을 받는 콘크리트 부재의 변형률 국소화 현상을 해석하였다.
감의 연화에 따른 세포벽다당류의 조성과 함량 및 gel여과를 통한 개략적인 분자량의 변화를 조사하였다. 조세포벽의 함량은 연화된 감에서 현저히 감소되었는데 구체적으로 ionically associated pectin (IAP )은 59%, covalently bounded pectin (CBP)은 60%, $0{\sim}3N$ KOH soluble hemicellulosic fraction($HF_2$)은 74%가 감소된 반면 4N KOH soluble hemicellulosic fraction($HF_2$)과 cellulosic fraction(CF)은 큰 변화가 없었다. 신선한 감과 연화된 감의 IAP와 CBP 구성다당류의 조성은 uronic acid외에 hemicellulose에 유래한 Pentose와 hexose가 함유되어 있었고 연화에 따라 IAP에서는 pentose가 CBP에서는 hexose가 감소되었다. 개략적인 분자량은 IAP의 400만과 25만의 Peak이 130만과 6만으로, CBP의 경우는 400만이상의 Peak이 60만과 20만으로 CBP에서의 저분자화 정도가 현저하였다. $HF_1$과 $HF_2$ 역시 polyuronide의 함유율이 높았는데, $HF_2$가 현저하였다. 또 연화에 따라 $HF_1$은 pentose가 $HF_2는$ uronic acid와 hexose의 손실율이 높았다. $HF_1$의 연화에 따른 재략적인 분자량은 200만의 peak이 2개로 분리 되었고 $HF_2$는 수백만 단위의 거대분자가 만단위까지 저분자화 하였다. 이상의 결과에서 감의 연화는 CBP에 인결된 hemiceldlose중 특히 $HF_2$의 저분자화와 CBP자체의 분해 내지가용화 현상과 밀접한 관련이 있는 것으로 판단되었다.
The influence of indenter geometry on nanoindentation was studied using a static molecular dynamics simulation. Dislocation nucleation, dislocation locks, and dislocation movements during nanoindentation into Al (001) were studied. Spherical, rectangular, and Berkovich indenters were modeled to study the material behaviors and dislocation activities induced by their different shapes. We found that the elastic responses for the three cases agreed well with those predicted from elastic contact theory. Complicated stress fields were generated by the rectangular and Berkovich indenters, leading to a few uncommon nucleation and dislocation processes. The calculated mean critical resolved shear stresses for the Berkovich and rectangular indenters were lower than the theoretical strength. In the Berkovich indenter case, an amorphous region was observed directly below the indenter tip. In the rectangular indenter case, we observed that some dislocation loops nucleated on the plane. Furthermore, a prismatic loop originating from inside the material glided upward to create a mesa on the indenting surface. We observed an unusual softening phenomenon in the rectangular indenter case and proposed that heterogeneously nucleating dislocations are responsible for this.
The nanosized silver and gold particles are prepared by ERC method in which metal vapors with high temperature is rapidly quenched by coolants such as liquid nitrogen or liquid argon. In order to monitor the crystal structural changes on the internal and the surface of the nanosized noble metal particles, lattice parameter, internal strain and Debye-Waller factor are investigated, and the calculation of X-ray diffraction scattering intensity is performed. The lattice parameters of silver and gold particles agree with those of bulk materials, and crystal internal strain of the metal particles is not changed by rapid cooling. The Debye-Waller factor of gold particles is increased with decreasing particle size because of the surface softening phenomenon of nanosized particles, but the crystal structural change on the surface of the particles is not detected from the comparison the calculated X-ray diffraction profile with the experimental profile on gold particles with the particle size of 4 nm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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