The current design for crack width control in concrete bridges is incomplete in analytical models. As one of the important serviceability limit states, the crack width be considered with the quantitative prediction of the initiation and propagation of corrosion and corrosion-induced cracking. A serviceability limit state of cracking can be affected by the combined effects of bond, slip, cracking, and corrosion of the reinforcing elements. Considering life span of concrete bridges, an improved prediction of crack width affected by time-dependent general corrosion has been proposed for the crack control design. The developed corrosion models and crack width prediction equation can be used for the design and the maintenance of prestressed and non-prestressed reinforcements by varying time, w/c, cover depth, and geometries of the sections. It can also be used as the rational criteria for the maintenance of existing concrete bridges and the prediction of remaining life of concrete structures.
Hyun, Hong Chul;Lee, Jin Haeng;Lee, Hyungyil;Kim, Dae Hyun;Hahn, Jun Hee
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.37
no.12
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pp.1453-1463
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2013
In this study, we investigated the effect of the indenter geometry on the crack characteristics by indentation cracking test and FEA. We conducted various cohesive finite element simulations based on the findings of Lee et al. (2012), who examined the effect of cohesive model parameters on crack size and formulated conditions for crack initiation and propagation. First, we verified the FE model through comparisons with experimental results that were obtained from Berkovich and Vickers indentations. We observed whether nonsymmetrical cracks formed beneath the surface during Berkovich indentation via FEA. Finally, we examined the relation between the crack size and the number of cracks. Based on this relation and the effect of the indenter angle on the crack size, we can predict from the crack size obtained with an indenter of one shape (such as Berkovich or Vickers) the crack size for an indenter of different shape.
The first step in improving our understanding of uncertainties suclt as rock mass strength parameters and deformation modulus in rock masses around high-level radioactive waste disposal repositories, for improved safety, is to study the process of crack development in intact rock. Therefore, in this study, the fracture process and crack development were examined in samples of KURT granite taken from the KAERI Underground Research Tunnel (KURT), based on acoustic emission (AE) and moment tensor analysis. The results show that crack initiation, coalescence, and unstable crack occurred at rock uniaxial compressive strengths of 0.45, 0.73, and 0.84, respectively. In addition, moment tensor analysis indicated that during the early stage of loading, tensile cracks were predominant. With increasing applied stress, the number of shear cracks gradually increased. When the applied stress exceeded the stress level required for crack damage, unstable shear cracks which directly result in failure of the rock were generated along the failure plane.
This study were subjected to accelerated weathering test under freeze-thaw and pressure conditions to observe initiation and propagation of cracks using CLSM. Applied stress was set at 50 MPa, 55 MPa, 70 MPa for 3 samples each by using compressor and freeze-thaw experiment was conducted while samples maintained that condition. In freeze-thaw experiments, a temperature range was set to -20~40℃ which was 1 cycle for 6 hours. The freeze-thaw cycle was composed of time which reached to set temperature for 1 hour and holding time for 2 hours. On the basis of this cycle, surface of samples was observed by CLSM after each 20 freeze-thaw cycle. From this research, according to increase freeze-thaw cycle, there were 7, 10, 19 each cracks and High pressured sample's accumulate length was longer than low pressured sample's. High pressured sample's crack velocities were also faster than low pressured sample's which were calculated by accumulate length and freeze-thaw cycle.
Early detection of small concrete crack or reinforcement corrosion is necessary for Structural Health Monitoring (SHM). Global vibration based methods are advantageous over local methods because of simple equipment installation and cost efficiency. Among vibration based techniques, FRF based methods are preferred over modal based methods. In this study, a new coupled method using frequency response function (FRF) and proper orthogonal modes (POM) is proposed by using the dynamic characteristic of a damaged beam. For the numerical simulation, wave finite element (WFE), coupled with traditional finite element (FE) method is used for effectively incorporating the damage related information and faster computation. As reported in literature, hybrid combination of wave function based wave finite element method and shape function based finite element method can addresses the mid frequency modelling difficulty as it utilises the advantages of both the methods. It also reduces the dynamic matrix dimension. The algorithms are implemented on a three-dimensional reinforced concrete beam. Damage is modelled and studied for two scenarios, i.e., crack in concrete and rebar corrosion. Single and multiple damage locations with different damage length are also considered. The proposed methodology is found to be very sensitive to both single- and multiple- damage while being computationally efficient at the same time. It is observed that the detection of damage due to corrosion is more challenging than that of concrete crack. The similarity index obtained from the damage parameters shows that it can be a very effective indicator for appropriately indicating initiation of damage in concrete structure in the form of spread corrosion or invisible crack.
Journal of Dental Rehabilitation and Applied Science
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v.26
no.3
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pp.297-309
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2010
The objective of the present study was to perform a fracture analysis on fractured implant fixture after use in vivo and make clear the cause & mechanisms of failure. In case of fatigue fracture, the fractured surface represents fatigue striation. Fatigue striation indicate the progression of the crack front under cyclic loading, are characteristic of stage 2 crack growth. The site of crack initiation and stage 1 crack growth were not easily identified in any of the failure, presumably because of the complex microstructural features of the polycrystalline sample. In case of fractured by overload, dimpled or cleavage surface were observed. Using the interpretation of characteristic markings(ratchet mark, fatigue striation, dimple, cleavage et al) in fracture surfaces, failure events containing the crack origin, crack propagation, material deficiency could be understand.
Kim, Sang-Kyum;Kim, Tae-Woo;Kim, Do-Kyung;Lee, Kee-Sung
Journal of the Korean Ceramic Society
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v.42
no.8
s.279
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pp.554-560
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2005
The engineering ceramic needs the properties of high strength, hardness, corrosion-resistance and heat-resistance in order to withstand thermal shock or applied nonuniform stresses without failure. The densely coated porous ceramics can be used for machine component, electromagnetic component, bio-system component and energy-system component by their high-performances from superior coating properties and light-weight characteristics due to the structure including pore by itself. In this study we controlled the porosity of silica and alumina, $8.2\~25.4\%$ and $23.4\~36.0\%$, respectively, by the control of sintering temperature and starting powder size. We made bilayer structures, consisting of a transparent glass coating layer bonded to a thick substrate of different porous ceramics by a thin layer of epoxy adhesive, facilitated observations of crack initiation and propagation. The elastic modulus mismatch could be controlled using different porous ceramics as the substrate layer. Then we applied 150 N force using WC sphere with a radius of 3.18 mm by Hertzian indentation. As a result, the crack initiation in the coating layer was delayed at lower porosity in the substrate layer, and the damage in the coating layer was relatively smaller at the bilayer structure coated on higher elastic substrate.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.19
no.4
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pp.277-287
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1999
Quasi-static tests such as monotonic tension and loading/unloading tension were performed to investigate the bond characteristics and the failure processes for the T-joint specimens made from fiber/epoxy composite material. Two types of specimens, each consists of two components, e. g. skin and frame. were manufactured by co-curing and secondary bonding. During the monotonic tension test, AE instrument was used to predict AE signal at the initial and middle stage of the damage propagation. The damage initiation and progression were monitored optically using m (Charge Coupled Device) camera. And the internal crack front profile was examined using ultrasonic C-scan. The results indicate that the loads representing the abrupt increase of the AE signal are within the error range of 5 percent comparing to the loads shown in the load-time curve. Also it is shown that the initiation of crack occurred in the noodle region for both co-cured and secondarily bonded specimen. The final failure occurred in the noodle region for the co-cured specimen. but at the skin/frame termination point for the secondarily bonded specimen. Based on the results, it was found that two kinds of specimen show different failure modes depending on the manufacturing methods.
International Journal of Ocean Engineering and Technology Speciallssue:Selected Papers
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v.4
no.1
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pp.51-55
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2001
The characteristics of elastic waves emanating from crack initiation in 2024 and 5052 aluminum alloys subject to static and fatigue loading are investigated through laboratory experiments. The objective of the study is to determine difference in the properties of the signals generated from static and fatigue tests and also to examine if the sources of the waves could be identified from the temporal and spectral characteristics of the acoustic emission (AE) waveforms. The signals are recoded using non-resonant, flat, broadband transducers attached to the surface of the alloy specimens. The time dependence and power spectra of the signals recorded during the tests were examined and classified according to their special features. Three distinct types of signals were observed. The waveforms and their power spectra were found to be dependent on the material and the type of fracture associated with the signals. Analysis of the waveforms indicated that some signals could be attributed to plastic deformation associated with static tests. The potential application of the approach in health monitoring of aging aircraft structures using a network of surface mounted broadband sensors is discussed.
Austenitic stainless steels (ASS) are extensively employed in various sectors such as nuclear, power, petrochemical, oil and gas because of their excellent structural strength and resistance to corrosion. SS304 and SS316 are the predominant choices for piping, pressure vessels, heat exchangers, nuclear reactor core components and support structures, but they are susceptible to stress corrosion cracking (SCC) in chloride-rich environments. Over the course of several decades, extensive research efforts have been directed towards evaluating SCC using diverse methodologies and models, albeit some uncertainties persist regarding the precise progression of cracks. This review paper focuses on the application of Acoustic Emission Technique (AET) for assessing SCC damage mechanism by monitoring the dynamic acoustic emissions or inelastic stress waves generated during the initiation and propagation of cracks. AET serves as a valuable non-destructive technique (NDT) for in-service evaluation of the structural integrity within operational conditions and early detection of critical flaws. By leveraging the time domain and time-frequency domain techniques, various Acoustic Emission (AE) parameters can be characterized and correlated with the multi-stage crack damage phenomena. Further theories of the SCC mechanisms are elucidated, with a focus on both the dissolution-based and cleavage-based damage models. Through the comprehensive insights provided here, this review stands to contribute to an enhanced understanding of SCC damage in stainless steels and the potential AET application in nuclear industry.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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