이 연구에서는 적층시험체 제작 방식에 따른 시멘트계 복합재료의 적층성능과 강도특성을 분석하였다. 레이어 높이에 따른 적층성능평가결과, 직선부과 곡선부에서 레이어 높이가 10 mm일 때 가장 높은 치수 안정성을 나타내었다. 몰드 타설 시험체와 Printing-Z 시험체의 재령 28일 압축강도는 동일한 압축강도 성능을 나타내었다. 반면, Printing-X 시험체의 재령 28일 압축강도는 71.72 MPa로 가장 낮았으며, 몰 드 제작 시험체와 Printing-Z시험체 대비 평균 8%가 낮은 압축강도를 나타내었다. 적층시험체의 쪼갬인장강도는 몰드 제작 시험체와 유사한 성능을 나타낼 수 있으나, 하중 가력방향에 대한 레이어의 방향과 시험체 내 레이어의 개수에 따라 10% 이상의 강도성능 저하현상이 나타날 수 있다. X-ray CT 분석을 통한 적층시험체의 계면 분석결과, 레이어의 계면을 따라 일정한 크기의 공극이 분포함을 확인하였다.
The objective of this study is to investigate fracture toughness and fatigue crack propagation behavior in the Reduced Activation Ferritic Steel (RAFs) JLF-I. The fracture toughness tests were performed with various size(plane size and thickness) and various side groove of specimens. The fatigue crack propagation behavior of the JLF-I steel was investigated by the constant-amplitude loading test for the stress ratios R=O.I, 0.3 and 0.5 respectively. The effects of stress ratios and specimen size on the fatigue crack growth behaviors for JLF-I steel were discussed within the Paris law. The test results showed the standard CT specimen with the side groove of 40 % represented a valid fracture toughness. The fracture resistance curve increased with increasing plane size and decreased with increasing thickness. However, the fracture resistance curve of half size specimen was similar to that of the standard specimen. The fatigue crack propagation rate of a half size specimen was similar to that of a full size specimen at the stress ratios of 0.1, 0.3 and 0.5 respectively. The fatigue crack propagation behavior of this material were evaluated by using a half size specimen.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제3권3호
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pp.69-75
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2002
Measuring dynamic fracture toughness of brittle and small ceramic specimen is very difficult in a SHPB (Split Hopkinson Pressure Bar). As a countermeasure to this difficulty, a dynamic fracture toughness measuring method by the Chevron-notch ceramic specimen was proposed. Tested chevron specimens were of Chevron notch angles of 90$^{\circ}$, 100$^{\circ}$ and 110$^{\circ}$. Through finite element analysis, shape parameters of the Chevron-notch specimens according to notch angles were calculated. And the static fracture tough1ess of the Chevron-notch alumina specimen was measured as 3.8MPa√m similar to that of CT specimen with a precrack. Dynamic fracture toughness was 4.5MPa√m slightly higher than the static one. It was shown in this study that the proposed Chevron-notch specimens are valid to measure dynamic fracture toughness of extremely brittle materials such as ceramic.
Fatigue life and retardtion behavior after through-thickness were examined experimentally by using a CT specimen and surface-cracked specimen. The material used was 3% Ni-Cr-Mo steel. The fatigue crack shape before through-thickness is almost semicircular, and the measured aspect ratio is larger than the value obtained by calculation using the K value proposed by Newman-Raju. It is found that the crack growth behavior on the back side after through-ghickness is unique and can be divided into three stages a, b and c. A retardation parameter has been used successfully to predict the growth of cracks in specimen, and in this time, retardation factor is 4.3. By using the crack propagation rule considering on retardation state and the K value proposed by the authors, the remarkable crack growth behavior and the change in crack shape can be evaluated quantitatively.
Lee and Kang measured side-necking deformation near a crack-tip for CT specimen using Stereoscopic Digital Speckle Photography and Digital Image Correlation. In this work the same technique was applied to SENB specimen. We happened to find that the deformation shape of the side-necking is similar to the one of plastic region estimated by McClictock using slip line theory. Based on volume constancy of plastic deformation as well as this finding, it is expected that a linear relationship holds between the volume of plastic deformation region and the one of side-necking upon the lateral surface of a specimen. To prove the idea, a preliminary study has been performed using 3-D finite element method on a model with modified boundary layer formulation. As the result, it is shown that the idea works well with acceptable error.
본 연구에서는 사질토와 점성토 시료에 대하여 동결 시 내부 구조 변화를 고해상도 3차원 X-ray CT 이미징을 통해 정량적으로 평가하였으며, 동결 과정 중 온도 변화에 따른 탄성파 속도 측정을 통해 재료의 강성도 변화를 관찰하였다. 사질토의 경우 간극수 동결에 따른 내부 구조 변화는 관찰되지 않았으나, 점성토의 경우 시료의 동결 방향과 관계없이, 냉각원으로부터의 거리에 따라 두꺼운 얼음이 형성되는 것을 확인하였다. Two-point correlation 방법을 통해 시료의 동결 패턴을 정량적으로 분석한 결과, 냉각원으로부터의 거리에 따른 사질토의 대표단위길이(Lr)은 일정한 값을 가졌다. 반면 점성토의 경우 그 값이 선형으로 증가하는 경향을 보였으며, 시료 양 끝단의 대표단위길이는 약 2.5배의 차이를 보였다. 또한 동결 과정 중 사질토 시료 내 국부적 온도 차이는 관찰되지 않았으나, 상대적으로 낮은 열전도도를 갖는 점성토의 경우 국부적 온도 차이가 관찰되었으며, 온도 변화에 따른 재료의 강성 변화를 평가하였다.
Kim et al. described and compared other methods of measuring stress triaxiality using the displacements near the side necking, proved the validities of these models and explored the effect of location where the displacements are measured using three-dimensional finite element analysis for a standard CT specimen with 20% side-grooves. In this paper, the applicability of these models to various specimen and materials are examined in detail. To consider the effects of side groove, thickness of specimen, crack length, specimen geometry and strain hardening exponents, three-dimensional finite element simulation has been performed for various specimen geometries. For a case without a side groove, in the whole the difference between the stress triaxilaity analytically evaluated and directly determined is similar. For a case with a 20% side groove the stress triaxiality is measured at the area where ${\theta}$ is smaller than $60^{\circ}$, which excludes a side grooved area.
본 논문에서는 저차원 확률 함수를 사용하여 연속적인 선형 공극비 기울기를 갖는 기능경사재료 형태의 가상 시편을 제작하였다. 실제 물 시멘트 비가 다른 두 종류 시멘트 풀 시편의 X-선 CT 단면 이미지를 통해 3차원 공극 분포 모델을 제작하여 이를 기반으로 가상 시편을 제작하였다. 가상 시편이 두 실제 시편 사이에 위치하도록 공극 분포 특성을 저차원 확률 함수와 공극비 기울기로 구성하였다. 공극 분포의 기울기는 연속적인 형태의 수직 방향의 선형 공극비 기울기로 구현하며, 이를 위해 확률적 최적화의 목적 함수로 저차원 확률 함수와 공극비 기울기에 관한 함수를 사용하였다. 가상 시편 내 공극 분포 특성 확인을 위해 본 연구에서는 투기율 분석을 유한요소해석을 통해 수행하였다. 공극 분포 특성과 투기율 해석 결과를 비교하여 가상 시편이 갖는 공극 분포 특성이 투기율에 미치는 영향을 확인하고, 투기율의 실제 실험 결과와 해석 결과의 비교를 통해 해석 결과의 타당성을 입증하였다.
The plane stress fracture toughness for thin aluminum alloy(2024-T3 and 7075-T6) specimens are characterized by using compact-tension (CT) specimens. Anti-buckling plates were fabricated on both sides of the thin CT specimens to prevent the buckling phenomena which caused by the 45.deg. C plastic yielding at the crack tip under the plane stress condition. The plane stress fracture toughnesses determined by three different procedures are compared with each others. The plane stress fracture toughnesses are also compared with a few published values which were determined by using center-cracked panel specimens.
This study investigates the effect of fiber content on the fracture behavior of thermoplastic composites (glass fiber/polypropylene). The fiber contents used were 20%, 30%, and 40% by weight. Fracture tests were performed using compact tension (CT) specimens made of composite sheets of three fiber contents (20%, 30%, 40%). The results showed that compliance, fracture load, and fracture toughness were affected by the fiber content. The compliance decreased with fiber content while the fracture load increased as the fiber content increased. The fracture toughness also increased as fiber content increased. Specifically, the fracture toughness increased 14% as the fiber content increased from 20% to 40%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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