From among the NDT (nondestructive testing) methods, the MFL (magnetic flux leakage) method is specially suitable for testing pipelines because pipeline has high magnetic permeability. The system applied to MFL method is called the MFL PIG. The previous MFL PIG showed high performance in detecting the metal loss and corrosions. However, MFL PIG is highly unlikely to detect the cracks which occur by exterior-interior pressure difference in pipelines and the shape of crack is long and very narrow. In MFL PIG, the magnetic field is performed axially and there is no changes of cross-sectional area at cracks that the magnetic field passes through. Cracks occur frequently in the pipelines and the risk of the accident from the cracks is higher than that from the metal loss and corrosions. Therefore, the new PIG is needed to be researched and developed for detecting the cracks. The circumferential MFL (CMFL) PIG performs magnetic fields circumferentially and can maximize the magnetic flux leakage at the cracks. In this paper, CMFL PIG is designed and the distribution of the magnetic fields is analyzed by using 3 dimensional nonlinear finite element method (FEM). In CMFL PIG, cracks, standards of NACE, are detectable. To estimate the shape of crack, the leakage of magnetic fields for many kinds of cracks is analyzed and the method is developed by signal processing.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.22
no.1
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pp.147-157
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2018
The basis of capacity design has been explicitly or implicitly regulated in most bridge design specifications. It is to guarantee ductile failure of entire bridge system by preventing brittle failure of pier members and any other structural members until the columns provides fully enough plastic rotation capacity. Brittle shear is regarded as a mode of failure that should be avoided in reinforced concrete bridge pier design. To provide ductility behavior of column, the one of important factors is that flexural hinge of column must be detailed to ensure adequate and dependable shear strength and deformation capacity. Eight small scale circular reinforced concrete columns were tested under cyclic lateral load with 4.5 aspect ratio. The test variables are longitudinal steel ratio, transverse steel ratio, and axial load ratio. Eight flexurally dominated columns were tested. In all specimens, initial flexural-shear cracks occurred at 1.5% drift ratio. The multiple flexural-shear crack width and length gradually increased until the final stage. The angles of the major inclined cracks measured from the vertical column axis ranged between 42 and 48 degrees. In particular, this study focused on assessing transverse reinforcement contribution to the column shear strength. Transverse reinforcement contribution measured during test. Each three components of transverse reinforcement contribution, axial force contribution and concrete contribution were investigated and compared. It was assessed that the concrete stresses of all specimen were larger than stress limit of Korea Bridge Design Specifications.
The present study simplified the moment-curvature relationship to straightforwardly determine the flexural behavior of reinforced concrete (RC) columns. For the idealized column section, moments and neutral axis depths at different stages(first flexural crack, yielding of tensile reinforcing bar, maximum strength, and 80% of the maximum strength at the descending branch) were derived on the basis of the equilibrium condition of forces and compatibility condition. Concrete strains at the extreme compression fiber beyond the maximum strength were determined using the stress-strain relationship of confined concrete, proposed by Kim et al. The lateral load-displacement curves converted from the simplified moment-curvature relationship of columns are well consistent with test results obtained from column specimens under various parameters. The moments and the corresponding neutral axis depth at different stages were formulated as a function of longitudinal reinforcement and transverse reinforcement indices and/or applied axial load index. Overall, curvature ductility of columns was significantly affected by the axial load level as well as concrete compressive strength and the amount of longitudinal and transverse reinforcing bars.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.6
no.3
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pp.1-10
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2002
A series of unreinforced masonry(URM) walls were analytically investigated by FEM for a limited version of seismic in-plane performance. For this, URM walls were assumed to be continum and modeled as isotropic plane stress elements, within which the nature of cracking was propogated. Accordingly, behavioral mode of cracking in URM was modeled by smeared-crack approach. Total of 70 cases were considered for various parameters such as axial load ratio, aspect ratio and effective section area ratio due to the existence of opening, etc. The analysis results indicate that these parameters significantly and interactively influence over the ultimate strength of URM walls. Finally, it is suggested that the response modification factor for URM adopted in the current Korean Standard should be validated considering various forms of brittleness and probable failure modes in URM.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.21
no.5
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pp.493-500
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2001
The detection of axial cracks using conventional MFL pig is a significant challenge in the gas pipeline inspection. In this study, a technique using interaction of circumferentially induced torrents with axial stress corrosion crack is presented. The feasibility of this technique is investigated using finite element modeling. Finite element analysis of such interaction is a difficult problem in terms of both computation time and memory requirements. The challenges arise due to the nonlinearity of material properties, the small sire of tight cracks relative to that of the magnetizer, and also time stepping involved in modeling velocity effects. This paper presents an approach based on perturbation methods. The overall analysis procedure is divided into 4 simple steps that can be performed sequentially. Modeling results show that this technique can effectively detect colonies of SCC as well as single SCC.
In this paper, finite element analysis is applied for simulation of cracks due to restraining autogenous and drying shrinkage at early-age concrete. A micro-level heat hydration model and a shrinkage prediction model along with a moisture diffusion model are adopted for the finite element analysis. Then, an axial restraint test is carried out for concrete specimens containing different amounts of chloride ions to evaluate stress development and cracking due to the restraining shrinkages at early ages. Test results show that the increase of contents of chloride ions increases restrained stress, but does not increase strength. By this increase of shrinkage strain at early-age, time to occur the crack is accelerated. Finally, stress development and cracking of concrete specimens containing different amount of chloride ions we simulated using the finite element analysis. Results of the analysis using the Proposed model are verified by comparison with test results.
Chen, Shao J.;Ren, Meng Z.;Wang, Feng;Yin, Da W.;Chen, Deng H.
Geomechanics and Engineering
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v.22
no.5
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pp.385-396
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2020
A uniaxial compression test was performed to analyse the mechanical properties and macroscale and mesoscale failure mechanisms of sandstone with pyrite concretions. The effect of the pyrite concretions on the evolution of macroscale cracks in the sandstone was further investigated through numerical simulations with Particle Flow Code in 2D (PFC2D). The results revealed that pyrite concretions substantially influence the mechanical properties and macroscale and mesoscale failure characteristics of sandstone. During the initial loading stage, significant stress concentrations occurred around the edges of the pyrite concretion accompanied by the preferential generation of cracks. Meanwhile, the events and cumulative energy counts of the acoustic emission (AE) signal increased rapidly because of friction sliding between the concretion and sandstone matrix. As the axial stress increased, the degree of the stress concentration remained relatively unchanged around the edges of the concretions. The cracks continued growing rapidly around the edges of the concretions and gradually expanded toward the centre of the sample. During this stage, the AE events and cumulative energy counts increased quite slowly. As the axial stress approached the peak strength of the sandstone, the cracks that developed around the edges of the concretion started to merge with cracks that propagated at the top-left and bottom-right corners of the sample. This crack evolution ultimately resulted in the shear failure of the sandstone sample around the edges of the pyrite concretions.
The purpose of this study is to evaluate the capacities of repaired structural walls with different shear span ratios(1, 2, 3). Experimental tests were carried out. In this study three isolated large-scale wall specimens were made. The original wall specimens were tested until the drift reaches more than 3%. The region of the damaged specimen with the crack larger than 0.2 mm is replaced by new concrete. Also, severly distorted reinforcements were also replaced by new reinforcements. The crack smaller than 0.2 mm was cured by epoxy resin. Because of the space limitation of the laboratory the dimensions of all walls are the same. The shear-span ratio was controlled by the combination of axial and lateral force using the special test setting. All specimens were tested using the incremental quasi static cyclic load until failure occurs. Test results show that strength of repaired walls was almost equivalent to that of original walls. However, deformation capacities of repaired wall specimens are inferior to the original wall specimens.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.24
no.2
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pp.136-141
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2004
A torsional guided wave mode was applied to detect a crack in a pipe. An array of electromagnetic acoustic transduce. (EMAT that can generate and receive torsional guided ultrasound with the frequency of 200kHz was designed and fabricated for testing a pipe of 2.5 inch diameter Artificial notches with various depths were fabricated in a bent feeder pipe mock-up and the detectability was examined from the distance of 2m of the specimen. The axial notches with the depth of 5% of wall thickness were successfully detected by a torsional mode (T(0,1)) generated by the EMAT However, it was found that the depth of defects was not related to the signal amplitude.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.34
no.8
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pp.965-970
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2010
Bolts and nuts are widely used to fasten mechanical parts together in machines and structures. The primary role of a nut is to maintain the axial force of a bolt. In this paper, a new type of a lock nut that uses a spring is studied. To have a spring within a nut, a cocking process to narrow the top of the nut is adopted, but cracking occurred in the process. In this study, strain of an initial model is measured using the finite element analysis program, MSC/Marc. The occurrence of the crack was studied by comparing the maximum observed strain of a model with the maximum strain indicated by an accurate stress-strain diagram of 1020 steel. Then, the structure of the lock nut was optimized by response surface analysis to prevent cracking. The prototype of the lock nut was manufactured on the basis of the optimization result, and cracking did not occur.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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