Aluminum foams sandwich panel (AFSP) has been used in engineering field, where cyclic loading is used in most of the applications. In this paper, the fatigue life of AFSP prepared by the bonding method was investigated through a three-point bending test. The mathematical statistics method was used to analyze the influence of different plate thicknesses and core densities on the bending fatigue life. The macroscopic fatigue failure modes and damage mechanisms were observed by scanning electron microscopy (SEM). The results indicate that panel thickness and core layer density have a significant influence on the bending fatigue life of AFSP and their dispersion. The damage mechanism of fatigue failure to cells in aluminum foam is that the initial fatigue crack begins the cell wall, the thinnest position of the cell wall or the intersection of the cell wall and the cell ridge, where stress concentrations are more likely to occur. The fatigue failure of aluminum foam core usually starts from the semi-closed unit of the lower layer, and the fatigue crack propagates layer by layer along the direction of the maximum shear stress. The results can provide a reference for the practical engineering design and application of AFSP.
Park, Byoung-Jik;Shin, Hyun-Jun;Yoo, Yong-Ho;Park, Jin-Ouk;Kim, Hwi-Seong;Kim, Yang-Kyun
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.20
no.2
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pp.423-432
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2018
Since the Daegu subway fire accident, people's perception of safety has increased, and all materials inside the train have been changed to incombustible materials. However, there is still a lack of development of fire extinguishing systems. Train components are mostly made of steel plates, and therefore it is very difficult to extinguish the train fire by using general fire extinguishing equipment. In this regard, this paper investigated rapid and easy methods of extinguishing the train fire by using compressed air foam systems through full-scale fire tests. To extinguish the fire of train at rescue station, window breakers were used to quickly destroy the train windows, and the compressed air foam system was inserted inside the train. As a result, the train windows were destroyed in 5 seconds, and the 11.88-MW fire was put out in 30 seconds by the compressed air foam discharged from the compressed air foam system inserted inside the train. For the future work, there is a need for further experimental studies to prevent the spread of fire and protect tunnel structures with the use of compressed air foam systems.
Plate elements in fully profiled sandwich panels are generally subjected to local buckling failure modes and this behaviour is treated in design by using the conventional effective width method for plates with a width to thickness (b/t) ratio less than 100. If the plate elements are very slender (b/t > 1000), the panel failure is governed by wrinkling instead of local buckling and the strength is determined by the flexural wrinkling formula. The plate elements in fully profiled sandwich panels do not fail by wrinkling as their b/t ratio is generally in the range of 100 to 600. For this plate slenderness region, it was found that the current effective width formula overestimates the strength of the fully profiled sandwich panels whereas the wrinkling formula underestimates it. Hence a new effective width design equation has been developed for practical plate slenderness values. However, no guidelines exist to identify the plate slenderness (b/t) limits defining the local buckling, wrinkling and the intermediate regions so that appropriate design rules can be used based on plate slenderness ratios. A research study was therefore conducted using experimental and numerical studies to investigate the effect of plate slenderness ratio on the ultimate strength behaviour of foam supported steel plate elements. This paper presents the details of the study and the results.
External charges with four different kinds of tamping materials are tested to determine the effect of tamping on the blasting of steel components and concrete blocks. The tamping materials used are tamping cap, urethane foam, sand bag and mud. As a result, the tamping cap, urethane foam, and sand bag show no significant effect of tamping. But the mud tamping shows that the charge amount can be reduced by more than 20% in completely cutting the structural components. In addition, it is found from the test that the standard equation for calculating the proper charge is rather conservative, which means the equation overestimates the necessary charge for the blasting.
A hollow-core partially-encased composite beam, named HPEC beam, is investigated in this paper. HPEC beam comprises I-beam, longitudinal reinforcement, stirrup, foam formwork, and cementitious grout. The foam formwork is located on both sides of the web, and cementitious grout is cast within the steel flange. To investigate the shear performance of HPEC beams, static loading tests of six HPEC beams and three control beams were conducted. The shear span ratio and the number of studs on the shear behavior of the HPECspecimens were studied. The failure mechanism was studied by analyzing the curves of shear force versus both deflection and strain. Based on the shear span ratio (𝜆), two typical shear failure modes were observed: shear compression failure when 1.6 ≤ 𝜆 ≤ 2; and diagonal compression failure when 𝜆 ≤ 1.15. Shear studs welded on the flange can significantly increase the shear capacity and integrity of HPEC beams. Flange welded shear studs are suggested. Based on the deformation coordination theory and superposition method, combined with the simplified modified compression field model and the Truss-arch model, Modified Deformation Coordination Truss-arch (M.D.C.T.) model was proposed. Compared with the shear capacity from YB9038-2006 and JGJ138-2016, the calculation results from M.D.C.T. model could provide reasonable predictions.
In a hypersonic vehicle to solve the heat problem generated during flight, a cooling technology is being developed which uses the endothermic effect that appears during the decomposition reaction of the mounted fuel. In this study, the decomposition reaction of n-dodecane fuel was performed using HZSM-5 as a catalyst, and the catalyst was coated on metal foam to maximize the endothermic effect of the catalytic decomposition reaction and suppress coke formation. The reactor was a stainless steel flow reactor with a outer diameter of 1.27 cm, and the reaction temperature was 550 ℃, the reaction pressure was 4 MPa, and the flow rate was 12 ml per minute. As a result of the catalytic decomposition reaction using a catalyst coated with HZSM-5 on the metal foam, the heat sink was 2887 kJ/kg as a maximum, the gas phase conversion rate was 34%, and the amount of coke produced on the metal foam decreased by about 56% as the catalyst was coated compared to the uncoated catalyst.
This study is to explore floor impact sound and sound insulation of reinforced concrete structure with void-deck slab system which combines polystyrene void foam and T-shaped steel deck plate. A void-deck slab system can effectively reduce the amount of concrete used and hence the mass of a reinforced concrete slab. Also void slab system has dynamically favorable for bending. Three-bay 2-story building was constructed as a mock up test specimen using void-deck slab system and floor impact sound was measured to valuate sound insulation performance. Light weight floor impact and heavy weight floor impact were investigated. Light weight floor impact pressure levels were 32dB, 28dB, and 29db at representative locations which are $1^{st}$ level in the floor impact sound insulation performance grading system. The heavy-weight floor impact pressure levels were 44dB, 45dB, and 43dB at representative locations which are $2^{nd}$ level in the floor impact sound insulation performance grading system. Therefore void-deck slab system can be used in public housing apartment building in terms of not only effectively reduced construction materials but also floor impact sound insulation.
Magnucki, Krzysztof;Jasion, Pawel;Szyc, Waclaw;Smyczynski, Mikolaj Jan
Steel and Composite Structures
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v.16
no.3
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pp.325-337
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2014
The strength and buckling problem of a five layer sandwich beam under axial compression or bending is presented. Two faces of the beam are thin aluminium sheets and the core is made of aluminium foam. Between the faces and the core there are two thin binding glue layers. In the paper a mathematical model of the field of displacements, which includes a share effect and a bending moment, is presented. The system of partial differential equations of equilibrium for the five layer sandwich beam is derived on the basis of the principle of stationary total potential energy. The equations are analytically solved and the critical load is obtained. For comparison reasons a finite element model of the beam is formulated. For the case of bended beam the static analysis has been performed to obtain the stress distribution across the height of the beam. For the axially compressed beam the buckling analysis was carried out to determine the buckling load and buckling shape. Moreover, experimental investigations are carried out for two beams. The comparison of the results obtained in the analytical and numerical (FEM) analysis is shown in graphs and figures. The main aim of the paper is to present an analytical model of the five layer beam and to compare the results of the theoretical, numerical and experimental analyses.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.15
no.1
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pp.106-115
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2007
In this study, first, child headform model was built up, satisfying requirement in the headform validation test. Also, for decreasing both acceleration peak and deformation, a new hood with dome shaped forming in inner panel was investigated. Next, headform impact, complying with draft of EEVC W/G 17, on the central portion of the newly proposed hood were simulated for a steel hood and three aluminum hoods with different thickness for examining the material and thickness effect on HIC value and inner panel deformation. The analysis results explained that aluminum hoods with dome shaped forming in inner panel were highly promising not only for meeting headform safety regulations but also for leading to weight savings. Finally, hood edge design technology in order to reduce pedestrian injury due to the high stiffness of beam type edge and the rigid support, was discussed. Various types of the foam filled edge were designed and their headform safety performance were evaluated. The edge structure with foam filled in upper one third of section exhibited excellent results.
One of the major failure modes in composite sandwich structures is the separation between skins and core. In this study, the effect of employing foam filled composite corrugated core on the skin/core debonding (resistance to separation between skin and core) is investigated both experimentally and numerically. To this aim, triangular corrugated core specimens are manufactured and compared with reference specimens only made of PVC foam core in terms of skin/core debonding under bending loading. The corrugated composite laminates are fabricated using the hand layup method. Also, the Vacuumed Infusion Process (VIP) is employed to join the skins to the core with greater quality. Utilizing an End Notched Shear (ENS) fixture, three point bending tests are performed on the manufactured sandwich composite panels. The results reveal that the resistance to separation capacity and flexural stiffness of sandwich composite has been increased about 170% and 76%, respectively by using a triangular corrugated core. The Cohesive Zone Model (CZM) with appropriate cohesive law in ABAQUS finite element software is used to model the progressive face/core interfaces debonding the difference between experimental and numerical results in predicting the maximum born load before the skin/core separation is about 6 % in simple core specimens and 3% in triangular corrugated core specimens.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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