Damage assessment for buried structures against an internal blast is conducted by considering the soil-structure interaction. The structural element under analysis is assumed to be rigid-plastic and simply-supported at both ends. Shear failure, bending failure and combined failure modes are included based on five possible transverse velocity profiles. The maximum deflections with respect to shear and bending failure are derived respectively by employing proper failure criteria of the structural element. Pressure-Impulse diagrams to assess damage of the buried structures are subsequently developed. Comparisons have been done to evaluate the influences of the soil-structure interaction and the shear-to-bending strength ratio of the structural element. A case study for a buried reinforced concrete structure has been conducted to show the applicability of the proposed damage assessment method.
This paper tested 11 concrete-encased concrete-filled steel tube (CFST) composite columns and one reinforced concrete column under combined axial compression and lateral loads. The primary parameters, including the loading system, axial compression ratio, volume stirrup ratio, diameter-to-thickness ratio of the steel tube, and stirrup form, were varied. The influence of the parameters on the failure mode, strength, ductility, energy dissipation, strength degradation, and damage evolution of the composite columns were revealed. Moreover, a two-parameter nonlinear seismic damage model for composite columns was established, which can reflect the degree and development process of the seismic damage. In addition, the relationships among the inter-story drift ratio, damage index and seismic performance level of composite columns were established to provide a theoretical basis for seismic performance design and damage assessments.
Rock damage is the main cause of accidents in underground engineering. It is difficult to predict rock damage accurately by using only one parameter. In this study, a rock failure prediction model was established by using stress, energy, and damage. The prediction level was divided into three levels according to the ratio of the damage threshold stress to the peak stress. A classification predicting model was established, including the stress, energy, damage and AE impact rate using Bayesian method. Results show that the model is good practicability and effectiveness in predicting the degree of rock failure. On the basis of this, a multi-parameter classification predicting deterioration model of rock failure was established. The results provide a new idea for classifying and predicting rockburst.
Kim, Yong-Woo;Yoon, Han-Sam;Kim, Hong-Jin;Ryu, Cheong-Ro;Sohn, Byung-Kyu
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2003.10a
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pp.213-219
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2003
As the 2-D hydraulic experimental results for the submerged rubble-mound structure, we have concerned with their stability/function characteristics of structures by the effects of wave force, scour/deposition at the toe and wave transmission ratio at the lee-side sea. And as to investigate the variation characteristics of wave transmission ratio which depended to a geometrical structure of the submerged breakwater profiles, the critical conditions for the depth of submergence and crest width obviously presented. In summary, there results lead us to the conclusions that the wave control capabilities of submerged breakwaters by the variation of the submergence depth is high about 4 time degrees at the efficiency than the that of crest width. The destruction of covering block at the crest generated at the region which located between maximum damage curve, it maximum damage/failure station from the toe of the structure were 0.2L. As the wave transmission coefficient and the slope of the structure increase, the damage/failure ratio and the maximum scour depth at the toe was extended, respectively. When maximum scour depth happened. The destruction of covering block which located at the toe generated at the front slope destruction. Finally, it was found from the results that the optimization of structure may be obtained by the efficiently decision of the submergence depth and crest width in the permissible range of wave transmission ratio.
KIM Yong Woo;YOON Han Sam;RYU Cheong Ro;SOHN Byung Kyu
Korean Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
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v.36
no.5
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pp.528-534
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2003
The 2-D hydraulic experimental results for the submerged rubble-mound structure, we have been concerned with the slability/function characteristics of the structures by the effects of wave force, scour/deposition at the toe and the wave transmission ratio at the lee-side sea. So, to investigate the variation characteristics of the wave transmission ratio which depended on a geometrical structure of the submerged breakwater profiles, the critical conditions for the depth of submergence and crest width were obviously presented. In summary, the results lead us to the conclusion that the wave control capabilities of submerged breakwaters by the variation of the submergence depth is higher than about 4 times the degree at the efficiency than the that of crest width. The destruction of the covering block at the crest generated at the region which was located between the maximum and minimum damage curve, and it's maximum damage/failure station from the toe of the structure was $0.2\;L_s.$ As the wave transmission coefficient and the slope of the structure increase, the damage/failure ratio and the maximum scour depth at the toe was extended, respectively. When the maximum scour depth happened, the destruction of the covering block which was located at the toe generated at the front of the submerged rubble-mound breakwater. Finally, it was found from the results that the optimization of the structure may be obtained by the efficient decision of the submergence depth and crest width in the permissible range of the wave transmission ratio.
To obtain the dynamic mechanical properties, fracture modes, energy and brittleness characteristics of Furong Baijiao coal rock, the dynamic impact compression tests under 0, 4, 8 and 12 MPa confining pressure were carried out using the split Hopkinson pressure bar. The results show that failure mode of coal rock in uniaxial state is axial splitting failure, while it is mainly compression-shear failure with tensile failure in triaxial state. With strain rate and confining pressure increasing, compressive strength and peak strain increase, average fragmentation increases and fractal dimension decreases. Based on energy dissipation theory, the dissipated energy density of coal rock increases gradually with growing confining pressure, but it has little correlation with strain rate. Considering progressive destruction process of coal rock, damage variable was defined as the ratio of dissipated energy density to total absorbed energy density. The maximum damage rate was obtained by deriving damage variable to reflect its maximum failure severity, then a brittleness index BD was established based on the maximum damage rate. BD value declined gradually as confining pressure and strain rate increase, indicating the decrease of brittleness and destruction degree. When confining pressure rises to 12 MPa, brittleness index and average fragmentation gradually stabilize, which shows confining pressure growing cannot cause continuous damage. Finally, integrating dynamic deformation and destruction process of coal rock and according to its final failure characteristics under different confining pressures, BD value is used to classify the brittleness into four grades.
To investigate and evaluate the seismic damage behaviors of steel reinforced recycled concrete (SRRC) filled circular steel tube composite columns, in this study, the cyclic loading tests of 11 composite columns was carried out by using the load-displacement joint control method. The seismic damage process, hysteretic curves and performance indexes of composite columns were observed and obtained. The effects of replacement rates of recycled coarse aggregate (RCA), diameter thickness ratio, axial compression ratio, profile steel ratio and section form of profile steel on the seismic damage behaviors of composite columns were also analyzed in detail. The results show that the failure model of columns is a typical bending failure under the combined action of horizontal loads and vertical loads, and the columns have good energy dissipation capacity and ductility. In addition, the replacement rates of RCA have a certain adverse effect on the seismic bearing capacity, energy consumption and ductility of columns. The seismic damage characteristics of composite columns are revealed according to the failure modes and hysteretic curves. A modified Park-Ang seismic damage model based on the maximum displacement and cumulative energy consumption was proposed, which can consider the adverse effect of RAC on the seismic damage of columns. On this basis, the performance levels of composite columns are divided into five categories, The interlayer displacement angle and damage index are used as the damage quantitative indicators of composite columns, and the displacement angle limits of composite columns at different performance levels under 80% assurance rate are calculated as 1/105, 1/85, 1/65, 1/28, and 1/25 respectively. On this basis, the damage index limits corresponding to each performance level are calculated as 0.045, 0.1, 0.48, 0.8, and 1.0 respectively. Finally, the corresponding relations among the performance levels, damage degrees, interlayer displacement angles and damage indexes of composite columns are established. The conclusions can provide reference for the seismic design of SRRC filled circular steel tube composite columns, it fills the vacancy in the research on seismic damage of steel reinforced recycled concrete (SRRC) filled circular steel tube composite columns.
The contribution of damage mechanisms to failure of steam turbine casing made of Cr-Mo-V steel was investigated. Creep-fatigue interaction on the HP side corner of turbine casing was revealed as the root cause of the catastrophic failure performed by metallurgical analysis. The steady-state pressure and transient thermal stress were analyzed based on the actual operating condition of the thermal plant. Damage of creep-fatigue interaction to crack initiation was evaluated with multiaxial effects. The contribution ratio of creep and fatigue to the crack initiation was estimated to 3:1. Temporary geometrical correct action with repair weld was executed. For long-term operation, design improvement of casing equipment for creep resistance should be needed.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.38
no.2
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pp.111-118
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2010
The joints are often the weakest areas in composite structures. In this paper, the thick aluminum-aluminum joint specimens and thick composite-aluminum single lap adhesive joint specimens were manufactured and the tensile tests were performed. The fracture mode of each specimen was investigated and the modified damage zone theory based on the yield strain was proposed and compared with experimental failure load of each mode. The failure loads of the thick aluminum-aluminum joint and composite-aluminum joint were predicted by the same failure criterion and they could be predicted to within 19.3% using the damage zone ratio method for all 14 cases investigated.
Estimating the damage induced by an explosion around a blast hole has always been a challenging issue in geotechnical engineering. It is difficult to determine an exact dimension for damage zone since many parameters are involved in the formation of failures, and there are some uncertainties lying in these parameters. Thus, the present study adopted a probabilistic approach towards this problem. First, a reliability model of the problem was established and the failure probability of induced damage was calculated. Then, the corresponding exceedance risk curve was developed indicating the relation between the failure probability and the cracked zone radius. The obtained risk curve indicated that the failure probability drops dramatically by increasing the cracked zone radius so that the probability of exceedance for any crack length greater than 4.5 m is less than 5%. Moreover, the effect of each parameter involved in the probability of failure, including blast hole radius, explosive density, detonation velocity, and tensile strength of the rock, was evaluated by using a sensitivity analysis. Finally, the impact of the decoupling ratio on the reduction of failures was investigated and the location of its maximum influence was demonstrated around the blast point.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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