Cooling by the flow of water through an embedded cooling pipe has become a common and effective artificial thermal control measure for massive concrete structures. However, an extreme thermal gradient induces significant thermal stress, resulting in thermal cracking. Using a mesoscopic finite-element (FE) mesh, three-phase composites of concrete namely aggregate, mortar matrix and interfacial transition zone (ITZ) are modeled. An equivalent probabilistic model is presented for failure study of concrete by assuming that the material properties conform to the Weibull distribution law. Meanwhile, the correlation coefficient introduced by the statistical method is incorporated into the Weibull distribution formula. Subsequently, a series of numerical analyses are used for investigating the influence of the correlation coefficient on tensile strength and the failure process of concrete based on the equivalent probabilistic model. Finally, as an engineering application, damage and failure behavior of concrete cracks induced by a water-cooling pipe are analyzed in-depth by the presented model. Results show that the random distribution of concrete mechanical parameters and the temperature gradient near water-cooling pipe have a significant influence on the pattern and failure progress of temperature-induced micro-cracking in concrete.
Park, Lee-Ho;Kim, Min-Seong;Min, Yeong-Gi;Song, Ho-Yeon;Lee, Byeong-Taek
Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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2009.05a
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pp.44.2-44.2
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2009
BCP powder was synthesized using microwave hydrothermal process with mixed calcium hydroxide and phosphoric acid. After using replica method, porous BCP scaffold was fabricated. PU (Poly Urethane) was used as the fugitive skeleton to fabricate the porous scaffold. BCP powder was mixed in PVB (Polyvinyl butyral) and ethanol solution and then applied to the PU foam by dip coating. After several times of coating and the subsequent oven drying the coated PU foam was burnt out at $750^{\circ}C$ at air to remove the PU. The resulting networked porous composites were sintered at $1250^{\circ}C$, $1300^{\circ}C$ and $1350^{\circ}C$ in microwave furnace for 30 minutes. Material properties of the porous bodies like compressive strength and porosity were investigated. Detailed microstructure of the BCP porous body was characterized by SEM and XRD and TEM techniques. In our experiments, the relationship between mechanical property and viscosity of powder, sintering temperature was investigated.
Choi, Kyung Yun;Kim, Soo Bok;Bae, Seokhu;Yoon, Jeong-Hwan;Yun, Ju-Ho;Kim, Namil
Elastomers and Composites
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v.55
no.2
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pp.114-119
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2020
The effect of a greenhouse-covering material on its indoor environment and on the characteristics of cherry tomatoes grown in it was investigated. The conventional polyethylene (PE) film on the greenhouse roof was replaced by a polycarbonate (PC) sheet, while maintaining the main structural frame intact. Color changes and the formation of water droplets on the PC surface were avoided by applying coextrusion and coating layers. When compared to the PE greenhouse, the PC greenhouse enabled increased light transmittance and thus a higher indoor temperature during both summer and winter. The thermal insulating property of the PC sheet effectively reduced the heating loss by approximately 55% during winter. The cherry tomatoes grown in the PC greenhouse exhibited superior fruit characteristics in terms of size, weight, and sugar content. The total amount of cherry tomatoes produced per unit area (1,000 ㎡) in the PC greenhouse was found to be greater by approximately 19% compared to that in the PE greenhouse.
Carbon and carbon-based materials are used in nuclear reactors and there has recently been growing interest to develop graphite and carbon based materials for high temperature nuclear and fusion reactors. Efforts are underway to develop high density carbon materials as well as amorphous isotropic carbon for the application in thermal reactors. There has been research on coated nuclear fuel for high temperature reactor and research and development on coated fuels are now focused on fuel particles with high endurance during normal lifetime of the reactor. Since graphite as a moderator as well as structural material in high temperature reactors is one of the most favored choices, it is now felt to develop high density isotropic graphite with suitable coating for safe application of carbon based materials even in oxidizing or water vapor environment. Carboncarbon composite materials compared to conventional graphite materials are now being looked into as the promising materials for the fusion reactor due their ability to have high thermal conductivity and high thermal shock resistance. This paper deals with the application of carbon materials on various nuclear reactors related issues and addresses the current need for focused research on novel carbon materials for future new generation nuclear reactors.
The present study aimed to prepare a novel efficient flame retardant additive for polypropylene. The new flame retardant was prepared by chemical grafting of melamine to graphene oxide with the aid of thionyl chloride. Fourier-transform infrared spectroscopy and thermogravimetric analysis proved that melamine had been successfully grafted to the graphene oxide. The modified graphene oxide was incorporated into polypropylene via solution mixing followed by anti-solvent precipitatio. Homogeneous distribution as well as exfoliation of the nanoplatelets in the polymer matrix was observed using transmission electron microscopy. Thermogravimetric analysis showed a significant improvement in the thermo-oxidative stability of the polymer after incorporating 2 wt% of the modified graphene oxide. The modified graphene oxide also enhanced the limiting oxygen index of the polymer. However, the amount of improvement was not enough for the polymer to be ranked as a self-extinguishing material. Cone calorimetry showed that incorporating 2 wt% of the modified graphene oxide lowered total heat release and the average production rate of carbon monoxide during burning of the polymer by as much as 40 and 35%, respectively. Hence, it was concluded that the new flame retardant can retard burning of the polymer efficiently and profoundly reduce suffocation risk of exposure to burning polymer byproducts.
In last two decades, an impressive progress has been recorded in terms of developing new materials or refining existing material composition/microstructure in order to obtain better performance in biomedical applications. The success of such efforts clearly demands better understanding of various concepts, e.g. biocompatibility, host response, cell-biomaterial interaction. In this article, we review the fundamental understanding that is required with respect to biomaterials development, as well as various materials and their properties, which are relevant in applications, such as hard tissue replacement. A major emphasize has been placed to present various design aspects, in terms of materials processing, of ceramics and polymer based biocomposites, Among the bioceramic composites, the research results obtained with Hydroxyapatite (HAp)-based biomaterials with metallic (Ti) or ceramic (Mullite) reinforcements as well as $SiO_2-MgO-Al_2O_3-K_2O-B_2O_3-F$ glass ceramics and stabilized $ZrO_2$ based bioinert ceramics are summarized. The physical as well as tribological properties of Polyethylene (PE) based hybrid biocomposites are discussed to illustrate the concept on how can the physical/wear properties be enhanced along with biocompatibility due to combined addition of bioinert and bioactive ceramic to a bioinert polymeric matrix. The tribological and corrosion properties of some important orthopedic metallic alloys based on Ti or Co-Cr-Mo are also illustrated. At the close, the future perspective on orthopedic biomaterials development and some unresolved issues are presented.
The objective of the present work is to optimize process parameters namely, cutting speed, feed rate, and depth of cut in milling of AISI 304 stainless steel. In this work, experiments were carried out as per the Taguchi experimental design and an $L_{27}$ orthogonal array was used to study the influence of various combinations of process parameters on surface roughness (Ra) and material removal rate (MRR). As a dynamic approach, the multiple response optimization was carried out using grey relational analysis (GRA) and desirability function analysis (DFA) for simultaneous evaluation. These two methods are considered in optimization, as both are multiple criteria evaluation and not much complicated. The optimum process parameters found to be cutting speed at 63 m/min, feed rate at 600 mm/min, and depth of cut at 0.8 mm. Analysis of variance (ANOVA) was employed to classify the significant parameters affecting the responses. The results indicate that depth of cut is the most significant parameter affecting multiple response characteristics of GFRP composites followed by feed rate and cutting speed. The experimental results for the optimal setting show that there is considerable improvement in the process.
To measure electrical properties of semiconducting materials in power cable, we have investigated dielectric properties of EVA showed by changing the content of carbon black. The specimen was primarily kneaded in material samples of pellet form for 5 minutes on rollers ringing between $70[^{\circ}C]$ and $100[^{\circ}C]$. Then that was produced as sheets after pressing for 20 minutes at $180[^{\circ}C]$ with a pressure of 200[kg/cm]. The contents of conductive carbon black were 20, 30 and 40(wt%), respectively The dielectric properties of specimens were measured by dielectric thermal analyzer (CONCEPT 40, NOVOCONTROL). Measuring frequencies were 10, 60, 100, 1000, 10000, 100000, 1000000(Hz) and measuring temperatures were -40, -20, 20, $90[^{\circ}C]$. From above experimental result, permittivity was increased, while $tan{\delta}$ was decreased according to an increment of the content of carbon black.
Kim, Young-Hyun;Kim, Eok-Soo;Yeo, In-Dong;Lee, Kwang-Hak
Journal of Korea Foundry Society
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v.20
no.1
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pp.21-28
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2000
Ni and Ni-Cr porous metals which are estimated to be easy to fabricate by squeeze casting are used as strengtheners for composite materials. As a matrix material, Al-7%wtSi-0.3 wt%Mg(AC4C) has been used. In case of Ni/AC4C and Ni-Cr/AC4C composite, $750^{\circ}C$ melt temperature and minimum 25 MPa squeezing pressure are needed to produce sound composite materials. The observation of interfacial reaction zone at various heat treatment condition showed that solutionizing temperature of above 520^{\circ}C$, the interfacial reaction zone increased proportionally with increasing heat treatment tim and reaction products formed by interfacial reaction are mainly composed of $Al_3Ni$ and $Al_3Ni_2$ phases. The tensile strength of Ni/AC4C and Ni-Cr/AC4C composite is lower than the matrix metal and this can be explained by the brittle intermetallic compounds formed at the interface of Ni and Ni-Cr reinforcements. But the properies of hardness, wear resistance and thermal expansion are better than the matrix due to the strengthening effect of Ni-Cr porous metals.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2005.10a
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pp.220-223
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2005
The rapid prototyping (RP) technology has been advanced for various applications such as verification of design, functional test. However, many RP machines still have low accuracy and limitation of applications for various materials. In this research, a hybrid RP system was developed to improve precision of micro parts. This hybrid system consists of deposition and material removal process by mechanical micro machining to fabricate nano composites using photo-curable polymer resin with various nano particles. In this work, using hybrid RP process with Multi-Walled Carbon Nano Tube (MWCNT) and hydroxyapatite, micro parts were fabricated. The precision of parts was evaluated based on the original CAD design, and to see the effect of nano particles on mechanical properties, tensile strength was measured. From the results of experiments, it was confirmed that the part made by hybrid process had higher precision, and the addition of nano particles improved mechanical properties.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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