This paper investigates creep analysis of a plate made of Al-SiC functionally graded material using Mendelson's method of successive elastic solution. All mechanical and thermal material properties, except Poisson's ratio, are assumed to be variable along the thickness direction based on the volume fraction of reinforcement and thickness. First, the basic relations of the plate are derived using the Love-Kirchhoff plate theory. The solution of governing equations yields an elastic solution to start creep analysis. The creep behavior is demonstrated through Norton's equation based on Pandey's experimental results extracted for Al-SiC functionally graded material. A linear variation is assumed for temperature distribution along the thickness direction. The creep strain, as well as the thermal strain, are included in the governing equations derived from classical plate theory for mechanical strain. A successive elastic solution based on Mendelson's method is employed to derive the history of stresses, strains, and displacements over a long time. History of stresses and deformations are obtained over a long time to predict damage to the plate because of various loadings, and material composition along the thickness and planar directions.
Woochul, Shin;Seung Bae, Son;Jae-Gil, Jung;Seok-Jae, Lee
Journal of Powder Materials
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v.29
no.6
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pp.517-522
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2022
We investigate the austenite stability in nanocrystalline Fe-7%Mn-X%Mo (X = 0, 1, and 2) alloys fabricated by spark plasma sintering. Mo is known as a ferrite stabilizing element, whereas Mn is an austenite stabilizing element, and many studies have focused on the effect of Mn addition on austenite stability. Herein, the volume fraction of austenite in nanocrystalline Fe-7%Mn alloys with different Mo contents is measured using X-ray diffraction. Using a disk compressive test, austenite in Fe-Mn-Mo alloys is confirmed to transform into strain-induced martensite during plastic deformation by a disk d. The variation in austenite stability in response to the addition of Mo is quantitatively evaluated by comparing the k-parameters of the kinetic equation for the strain-induced martensite transformation.
While ultra-high performance concrete (UHPC) is commonly reinforced with micro straight steel fibers in existing applications, studies have indicated that the use of deformed steel macro-fibers leads to enhanced ductility and post-peak responses for UHPC structural elements, which is of particular importance for earthquake-resistant structures. However, there are potential concerns regarding the use of UHPC reinforced with macro-fibers due to the issues of workability and fiber distribution. The objective of this study was to address these issues by extensively investigating the restricted and non-restricted deformability, filling ability, horizontal and vertical velocities, and passing ability of UHPC containing macro hooked-end steel fibers. A new approach is suggested to examine the homogeneity of fiber distribution in UHPC. The influences of ultra-fine fillers and steel macro-fibers on the workability of fresh UHPC and the mechanics of hardened UHPC were examined. It was found that although increasing the ratio of quartz powder to cement led to an improvement in the workability and tensile strain hardening behavior of UHPC, it reduced the fiber distribution homogeneity. The addition of 1% volume fraction of macro-fibers in UHPC improved workability, but reduced its compressive strength, which is contrary to the effect of micro-fiber inclusion in UHPC.
JUNHYUB JEON;SEUNGGYU CHOI;NAMHYUK SEO;YOUNG HOON MOON;IN-JIN SHON;SEOK-JAE LEE
Archives of Metallurgy and Materials
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v.65
no.4
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pp.1249-1254
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2020
The effect of TiC content on the microstructure and mechanical properties of a nanocrystalline Fe-Mn alloy was investigated by XRD analysis, TEM observation, and mechanical tests. A sintered Fe-Mn alloy sample with nano-sized crystallites was obtained using spark plasma sintering. Crystallite size, which is used as a hardening mechanism, was measured by X-ray diffraction peak analysis. It was observed that the addition of TiC influenced the average size of crystallites, resulting in a change in austenite stability. Thus, the volume fraction of austenite at room temperature after the sintering process was also modified by the TiC addition. The martensite transformation during cooling was suppressed by adding TiC, which lowered the martensite start temperature. The plastic behavior and the strain-induced martensite kinetics formed during plastic deformation are discussed with compressive stress-strain curves and numerical analysis for the transformation kinetics.
Strain properties of concrete member which acts as an important factor in the stability of the concrete structure in the event of fire, significantly affected the characteristics of the coarse aggregate, which accounts for most of the volume. For this reason, there are many studies on concrete using artificial lightweight aggregate which has smaller thermal expansion deformation than granite coarse aggregate. But the research is mostly limited on concrete using clay-based lightweight aggregate. Therefore, in this study, the high temperature compressive strength and elastic modulus, thermal strain and total strain, high temperature creep strain of concrete was evaluated. As a result, remaining rate of high-temperature strength of concrete using lightweight aggregate is higher than concrete with general aggregate and it is determined to be advantageous in terms of structural safety and ensuring high-temperature strength from the result of the total strain by loading and strain of thermal expansion. In addition, in the case of high-temperature creep, concrete shrinkage is increased by rising loading and temperature regardless of the type of aggregate, and concrete using lightweight aggregate shows bigger shrinkage than concrete with a granite-based aggregate. From this result, it is determined to require additional consideration on a high temperature creep strain in case of maintaining high temperature like as duration of a fire although concrete using light weight aggregate is an advantage in reducing the thermal expansion strain of the fire.
Kim, Hong-Seop;Kim, Gyu-Yong;Lee, Sang-Kyu;Son, Min-Jae;Nam, Jeong-Soo
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.21
no.3
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pp.76-85
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2017
In this study, to evaluate the mechanical properties of fiber-reinforced cement composites by strain rate, hydraulic rapid loading test system was developed. And compressive and tensile strength of the hooked steel fiber and polyamide fiber reinforced cement composite were evaluated. As a result, the compressive strength, strain capacity and elastic modulus were increased with increasing strain rate. The effect of compressive strength by type and volume fraction of fibers was not significant. The dynamic increase factor(DIF) of the compressive strength was higher than that of the CEB-FIP model code 2010 and showed a trend similar to that of ACI-349. The tensile strength and strain capacity were increased with increasing strain rate. The hooked steel fibers were drawn from the matrix. The tensile strength and strain capacity of hooked steel fiber reinforced cement composites were increased as the strain rate increased. The tensile strength and deformation capacity of the fiber reinforced cement composites were increased. And, hooked steel fibers were drawn from the matrix. On the other hand, because the bonding properties of polyamide fiber and matrix is large, polyamide fiber was cut-off with out pullout from matrix. The strain rate effect on the tensile properties of polyamide fiber reinforced cement composites was found to be strongly affected by the tensile strength of the fibers.
Wonsuk Choi;Chi-Hoon Kim;In-Chang Hwang;Chang-Hwan Yoon;Hong-Mi Choi;Yeonyee E Yoon;In-Ho Chae;Goo-Yeong Cho
Journal of Cardiovascular Imaging
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v.30
no.3
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pp.185-196
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2022
BACKGROUND: Two-dimensional (2D) strain provides more predictive power than ejection fraction (EF) in patients with ST-elevation myocardial infarction (STEMI). 3D strain and EF are also expected to have better clinical usefulness and overcome several inherent limitations of 2D strain. We aimed to clarify the prognostic significance of 3D strain analysis in patients with STEMI. METHODS: Patients who underwent successful revascularization for STEMI were retrospectively recruited. In addition to conventional parameters, 3D EF, global longitudinal strain (GLS), global area strain (GAS), as well as 2D GLS were obtained. We constructed a composite outcome consisting of all-cause death or re-hospitalization for acute heart failure or ventricular arrhythmia. RESULTS: Of 632 STEMI patients, 545 patients (86.2%) had a reliable 3D strain analysis. During median follow-up of 49.5 months, 55 (10.1%) patients experienced the adverse outcome. Left ventricle EF, 2D GLS, 3D EF, 3D GLS, and 3D GAS were significantly associated with poor outcomes. (all, p < 0.001) The maximum likelihood-ratio test was performed to evaluate the additional prognostic value of 2D GLS or 3D GLS over the prognostic model consisting of clinical characteristics and EF, and the likelihood ratio was 15.9 for 2D GLS (p < 0.001) and 1.49 for 3D GLS (p = 0.22). CONCLUSIONS: The predictive power of 3D strain was slightly lower than the 2D strain. Although we can obtain 3D strains, volume, and EF simultaneously in same cycle, the clinical implications of 3D strains in STEMI need to be investigated further.
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.3
no.2
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pp.109-114
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2015
Recently, numerous studies were dedicated on the HVFA concrete using high volume CCPs. In initial studies, main topics are dependent on material properties of HVFA concrete, but several studies were dedicated on the structural behavior of HVFA concrete such as elasticity modulus, stress-strain relationship and structural behavior nowadays. Therefore, in this paper, on the basis of recent studies on the structural behavior, 2 large-scale test members were manufactured with 7.5m span length and fly ash replacement ratio 50%, concrete compressive strength 50MPa in order to apply to the practical structure and evaluate possibility of application. From the test results, although there were small differences between test results and existing research results on the stress-strain relationship, the application to practical structure is not hard. In flexural test, as the produced pattern of displacement and strain were similar to those of general concrete without fly ash, the difference between 50% fly ash concrete and general concrete is very small. And the concrete shear strength obtained by test was similar to that of design code, so existing design code will be also able to apply.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.29
no.8
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pp.938-945
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2005
The microstructure evolution in hot forging process is composed of dynamic recrystallization during deformation as well as grain growth during dwell time. Therefore, the control of forging parameters such as strain, strain rate. temperature and holding time is important because the microstructure change in hot working affects the mechanical properties. Modeling equations are developed to represent the flow curve. grain size. recrystallized volume fraction and grain growth phenomena by various tests. The developed modeling equations were combined with thermo-viscoplastic finite element modeling to predict the microstructure change evolution during hot forging process. The large exhaust valve spindle (head diameter of 512mm) was simulated by closed die forging with hydraulic press and cooled in air after forging. The preform was heated to each 1080 and 1150$^{\circ}C$. Numerical calculation was performed by DEFORM-2D. a commercial finite element code. Heat transfer can be coupled with the deformation analysis in a non-isothermal deformation analysis. In order to obtain the fine and homogeneous microstructure and good mechanical properties in forging. the FEM would become a useful tool in the simulation of the microstructure development. In forging, appropriate temperature, strain and strain rate and rapid cooling are required to obtain the fine grain microstructure The optimal forging temperature and effective strain range of Nimonic 80A for large exhaust valve spindle are about 1080$\∼$l120$^{\circ}C$ and 150$\∼$200$\%$.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.7
no.4
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pp.89-96
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2007
The fundamental frequency maximization of beam structures is carried out by using strain energy based topology optimization technique. It mainly uses the modal strain energy distributions induced by the mode shapes of the structures. The modal strain energy to be minimized is employed as the objective function and the initial volume of structures is adopted as the constraint function. The resizing algorithm devised from the optimality criteria method is used to update the hole size of the cell existing in each finite element. The beams with three different boundary conditions are used to investigate the optimum topologies against natural mode shapes. From numerical test, it is found to be that the optimum topologies of the beams produced by the adopted technique have hugh increases in some values of natural frequencies and especially the technique is very effective to maximize the fundamental frequency of the structures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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