A finite element analysis of crack propagation in a half-space due to sliding contact was performed. The sliding contact was simulated by a rigid asperity moving across the surface of an elastic half-surface containing single and multiple cracks. Single, coplanar, and parallel cracks were modeled to investigate the interaction effects on the crack growth in contact fatigue. The analysis was based on linear elastic fracture mechanics and the stress intensity factor concept. The crack propagation direction was predicted based on the maximum range of the shear and tensile stress intensity factors.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2009.04a
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pp.73-76
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2009
Increase in tensile strength of steel is important for fuel efficiency and $CO_2$ reduction. But the higher the strip strength, the more defect could be generated in hot strip mill. This study focuses on line-type edge scab. One of the causes for the defect is initial edge cracks commonly observed on a slab but their correlation has not been verified yet. Thus, the objective of this report is to verify if the edge crack is exactly the seed for edge scab. For this, we conducted pilot hot rolling test with cracked slab and compared the development of cracks and edge scabs on hot-rolled strip.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.17
no.3
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pp.126-135
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2013
Recently, mass concrete with high flowability are widely used to improve the quality and constructability in the longer span construction of prestressed concrete bridges, but it may induce nonstructural cracks due to the hydration heat and autogenous shrinkage etc. The stresses in concrete were evaluated by various experiments and numerical analysis. The tensile stress in mass concrete was increased in connection with the accumulation of hydration heat. Moreover, large amount of autogenous shrinkage from powder type admixture could add the tensile stress to mass concrete near anchorage zone. The tensile stresses in anchorage zone by heat and autogenous shrinkage exceeded the tensile strength of early stage of concrete, and small amounts of stress increasement were shown in other parts of PSC girder.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.11
no.3
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pp.45-52
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1987
Generally the factors affected largely by the cold cracking sensitivity of the weld are the quantity of the diffusible hydrogen, the brittleness and hardness of the bond area and the tensile restraint stress. These factors have relation each other, and if we can reduce one of these factors, it becomes instrumental to the root cracks prevention of weld. This study deals with the gravity type-underwater-welding of KR Grade A-3 marine steel plate using E4303 welding electrode in order to compare wet-underwater-welding with in-air- welding, resulting in obtaining the tensile restraint characteristics, the hardness distribution, the quantity of diffusible hydrogen and the macro- and micro-crack properties in both underwater and in-air welds. The main results obtained are as follows: 1) The quantity of diffusible hydrogen measured for 48 hours is about 18cc/100g-weld-metal for the in-air-weld of one pass and about 48cc/100g-weld-metal for the underwater-weld of one pass which is about 3 times penetration of diffusible hydrogen compairing with the case of the in-air-weld. However, it was experimentally confirmed that, by the multi-pass welding of 2 to 5 passes, the diffusible hydrogen in the underwater weld metal can be reduced as much as 27 to 49%. 2) The hardness of the weld metal indicates the highest value in the heat affected zones of underwater weld for more rapid cooling rate, resulting in the higher sensitivity of cold cracking. So, it is desirable to soften the higher hardness in the HAZ by tempering effect such as the multi-pass welding in the underwater welding. 3) At the bond vicinity of the underwater weld HAZ, micro cracks were found as resulted by both more rapid cooling rate and more diffusible hydrogen and also by the stress corrosion cracking under the tensile restraint stress in the underwater. But this could be prevented by the tempering effect of the following weld bead such as the multi-pass welding.
When designing reinforced concrete (RC) members, the rebar is assumed to resist all tensile forces, but the resistance of the concrete in the tension area is neglected. However, concrete can also resist tensile forces and increase the tensile stiffness of RC members, which is called the tension stiffening effect (TSE). Therefore, this study assessed the TSE, particularly after yielding of the steel bars and the effects of the steel ratio on the TSE. For this purpose, RC member specimens with steel ratios of 2.87%, 0.99%, and 0.59% were fabricated for uniaxial tensile tests. A vision-based non-contact measurement system was used to measure the behavior of the specimens. The cracks on the specimen at the stabilized cracking stage and the fracture stage were measured with the image analysis method. The results show that the number of cracks increases as the steel ratio increases. The reductions of the limit state and fracture strains were dependent on the ratio of the rebar. As the steel ratio decreased, the strain after yielding of the RC members significantly decreased. Therefore, the overall ductility of the RC member is reduced with decreasing steel ratio. The yielding plateau and ultimate load of the RC members obtained from the proposed equations showed very good agreement with those of the experiments. Finally, the image analysis method was possible to allow flexibility in expand the measurement points and targets to determine the strains and crack widths of the specimens.
Haeri, Hadi;Mirshekari, Nader;Sarfarazi, Vahab;Marji, Mohammad Fatehi
Smart Structures and Systems
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v.26
no.5
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pp.605-617
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2020
In this study, the experimental tests for the direct tensile strength measurement of Ultra-High Performance Concrete (UHPC) were numerically modeled by using the discrete element method (circle type element) and Finite Element Method (FEM). The experimental tests used for the laboratory tensile strength measurement is the Compressive-to-Tensile Load Conversion (CTLC) device. In this paper, the failure process including the cracks initiation, propagation and coalescence studied and then the direct tensile strength of the UHPC specimens measured by the novel apparatus i.e., CTLC device. For this purpose, the UHPC member (each containing a central hole) prepared, and situated in the CTLC device which in turn placed in the universal testing machine. The direct tensile strength of the member is measured due to the direct tensile stress which is applied to this specimen by the CTLC device. This novel device transferring the applied compressive load to that of the tensile during the testing process. The UHPC beam specimen of size 150 × 60 × 190 mm and internal hole of 75 × 60 mm was used in this study. The rate of the applied compressive load to CTLC device through the universal testing machine was 0.02 MPa/s. The direct tensile strength of UHPC was found using a new formula based on the present analyses. The numerical simulation given in this study gives the tensile strength and failure behavior of the UHPC very close to those obtained experimentally by the CTLC device implemented in the universal testing machine. The percent variation between experimental results and numerical results was found as nearly 2%. PFC2D simulations of the direct tensile strength measuring specimen and ABAQUS simulation of the tested CTLC specimens both demonstrate the validity and capability of the proposed testing procedure for the direct tensile strength measurement of UHPC specimens.
Haeri, Hadi;Sarfarazi, Vahab;Zhu, Zheming;Marji, Mohammad Fatehi
Computers and Concrete
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v.22
no.5
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pp.469-479
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2018
The Brazilian tensile strength of concrete samples is a key parameter in fracture mechanics since it may significantly change the quality of concrete materials and their mechanical behaviors. It is well known that porosity is one of the most often used physical indices to predict concrete mechanical properties. In the present work the influence of porosity shape on concrete tensile strength characteristics is studied, using a bonded particle model. Firstly numerical model was calibrated by Brazilian experimental results and uniaxial test out puts. Secondly, Brazilian models consisting various pore shapes were simulated and numerically tested at a constant speed of 0.016 mm/s. The results show that pore shape has important effects on the failure pattern. It is shown that the pore shape may play an important role in the cracks initiation and propagation during the loading process which in turn influence on the tensile strength of the concrete samples. It has also been shown that the pore size mainly affects the ratio of uniaxial compressive strength to that of the tensile one in the simulated material samples.
Zhang, Xiaochen;Shen, Chao;Zhang, Xuesen;Wu, Xiangguo;Faqiang, Qiu;Mitobaba, Josue G.
Advances in Computational Design
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v.7
no.4
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pp.281-295
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2022
Tensile property is one of the excellent properties of ultra-high performance concrete (UHPC), and uniaxial tensile test is an important and challenging mechanical performance test of UHPC. Traditional uniaxial tensile tests of concrete materials have inherent defects such as initial eccentricity, which often lead to cracks and failure in non-test zone, and affect the testing accuracy of tensile properties of materials. In this paper, an original integrated design scheme of mould and end fixture is proposed, which achieves seamless matching between the tension end of specimen and the test fixture, and minimizes the cumulative eccentricity caused by the difference in the matching between the tension end of specimen and the local stress concentration at the end. The stress analysis and optimization design are carried out by finite element method. The curve transition in the end of specimen is preferred compared to straight line transition. The rationality of the new integrated design is verified by uniaxial tensile test of strain hardening UHPC, in which the whole stress-strain curve was measured, including the elastic behavior before cracking,strain hardening behavior after cracking and strain softening behavior.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.31
no.4A
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pp.303-309
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2011
Laminated rubber bearing is the most commonly used device for seismic base isolation of bridge structures. It is important to know performance and behavior characteristics of the laminated rubber bearings. The main evaluation factors of the rubber bearing are classified as compressive, shear and tensile behavior characteristics. The reference data of compressive and shear characteristics are rich, but the reference data of tensile characteristics is scarce. In this study, tensile test results of the rubber bearing with variation of shape factor and shear deformation are investigated for mechanical property. When tensile deformation in normal condition is increasing, tensile cycle behavior curve becomes non-linear and tensile breaking point is 300%. On the other hand, tensile breaking point is shear deformation condition is about 40%. Furthermore, when shape factor is lower, tensile breaking point is decrease. This results mean that tensile breaking point is decreased in triaxial tensile deformation because of cracks caused by internal void of the rubber bearings. This experimental data can be used as the reference data of tensile characteristics for designing seismic isolation of structures.
Asadizadeh, Mostafa;Moosavi, Mahdi;Hossaini, Mohammad Farouq
Geomechanics and Engineering
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v.14
no.1
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pp.29-42
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2018
This paper presents the results of an empirical study in which square rock-like blocks containing two parallel pre-existing rough non-persistent joints were subjected to uniaxial compression load. The main purpose of this study was to investigate uniaxial compressive strength and deformation modulus of jointed specimens. Response Surface Method (RSM) was utilized to design experiments and investigate the effect of four joint parameters, namely joint roughness coefficient (JRC), bridge length (L), bridge angle (${\gamma}$), and joint inclination (${\theta}$). The interaction of these parameters on the uniaxial compressive strength (UCS) and deformation modulus of the blocks was investigated as well. The results indicated that an increase in joint roughness coefficient, bridge length and bridge angle increased compressive strength and deformation modulus. Moreover, increasing joint inclination decreased the two mechanical properties. The concept of 'interlocking cracks' which are mixed mode (shear-tensile cracks) was introduced. This type of cracks can happen in higher level of JRC. Initiation and propagation of this type of cracks reduces mechanical properties of sample before reaching its peak strength. The results of the Response Surface Methodology showed that the mutual interaction of the joint parameters had a significant influence on the compressive strength and deformation modulus.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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