Angel, Olivia;Rothwell, Glynn;English, Russell;Ren, James;Cummings, Andrew
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.9
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pp.3205-3214
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2022
The aim of this study is to provide a clear and accessible method to obtain accurate true-stress strain data, and to extend the limited material data beyond the ultimate tensile strength (UTS) for AISI 304L. AISI 304L is used for the outer construction for some types of nuclear transport packages, due to its post-yield ductility and high failure strain. Material data for AISI 304L beyond UTS is limited throughout literature. 3D digital image correlation (DIC) was used during a series of uniaxial tensile experiments. Direct method extracted data such as true strain and instantaneous cross-sectional area throughout testing such that the true stress-strain response of the material up to failure could be created. Post processing of the DIC data has a considerable effect on the accuracy of the true stress-strain data produced. Influence of subset size and smoothing of data was investigated by using finite element analysis to inverse model the force displacement response in order to determine the true stress strain curve. The FE force displacement response was iteratively adapted, using subset size and smoothing of the DIC data. Results were validated by matching the force displacement response for the FE model and the experimental force displacement curve.
Choi, In Young;Kang, Young June;Hong, Kyung Min;Kim, Seong Jong;Lee, Gil Dong
Journal of the Optical Society of Korea
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v.18
no.5
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pp.523-530
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2014
Machine material and structural strain are critical factors for appraising mechanical properties and safety. Particularly in three and four-point bending tests, which appraise the deflection and flexural strain of an object due to external force, measurements are made by the crosshead movement or deflection meter of a universal testing machine. The Digital Image Correlation (DIC) method is one of the non-contact measurement methods. It uses the image analyzing method that compares the reference image with the deformed image for measuring the displacement and strain of the objects caused by external force. Accordingly, the advantage of this method is that the object's surface roughness, shape, and temperature have little influence. However, its disadvantage is that it requires extensive time to compare the reference image with the deformed image for measuring the displacement and strain. In this study, an algorithm is developed for DIC that can improve the speed of image analysis for measuring the deflection and strain of an object caused by a three-point bending load. To implement this algorithm for improving the speed of image analysis, LabVIEW 2010 was used. Furthermore, to evaluate the accuracy of the developed fast correlation algorithm, the deflection of an aluminum specimen under a three-point bending load was measured by using the universal test machine and DIC measurement system.
Recently new technological development needs the advances in the fields of new materials. The most advanced design is not useful if new material's performance is not realized adequately for bearing the service loads and conditions. FGMs suggests the reasonable solution for the those requirements because of its wide range microstructure and the continuous constitutions. It's especially good for the heat-resisting components, piezoelectricity and aerocraft fields. However the fabrication and its experimental estimation methods have not been established because of its various freedom of material's properties. Therefore it is necessary to develope the fabrication method and estimation of strength and deformation. The experiments are conducted under a four point flexural test. According to results, this study shows that FGMs is well fabricated and the deformation and strain fields are expressed very well by digital image correlation method.
The aim of this work is conduct the study on light weight and structural performance improvement of the composite wind power blade. GFRP (Glass Fiber Reinforced Plastic) pre-empted by CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic), the major material of wind power blade, was identified the superiority of mechanical performance through the tensile and fatigue test. SENT(Single Edge Notched Tension) specimen fracture test was conducted on the specimen that laminated together 2 ply CFRP with 4 ply GFRP through DIC(Digital Image Correlation) analysis. The SENT specimen thickness and $a_0/W$ ratio is 1.45 mm and 0.2, respectively. The fracture test accomplished with displacement control with 0.1 mm/min at the room temperature. The experimental apparatus used for the fracture test consisted of a 50kN universal dynamic tester and CCD camera connected to a personal computer (PC), which was used to record images of the specimen surface. Following data acquisition, the images and load-displacements were transferred to the PC, on which the DIC software was implement. The experiment and DIC analysis results show that CFRP/GFRP laminated composite exhibits improvement of the strength, compared with that of the existing blade material. This study shows the result that the strength of CFRP rotor blade of wind turbine satisfies through the experimental and DIC method.
Krishna, B. Murali;Reddy, V. Guru Prathap;Tadepalli, T.;Kumar, P. Rathish;Lahir, Yerra
Computers and Concrete
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v.24
no.6
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pp.561-570
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2019
Understanding the realistic behavior of concrete up to failure under different loading conditions within the framework of damage mechanics and plasticity would lead to an enhanced design of concrete structures. In the present investigation, QR (Quick Response) code based random speckle pattern is used as a non-contact sensor, which is an innovative approach in the field of digital image correlation (DIC). A four-point bending test was performed on RC beams of size 1800 mm × 150 mm × 200 mm. Image processing was done using an open source Ncorr algorithm for the results obtained using random speckle pattern and QR code based random speckle pattern. Load-deflection curves of RC beams were plotted for the results obtained using both contact and non-contact (DIC) sensors, and further, Moment (M)-Curvature (κ) relationship of RC beams was developed. The loading curves obtained were used as input data for material model parameters in finite element analysis. In finite element method (FEM) based software, concrete damage plasticity (CDP) constitutive model is used to predict the realistic nonlinear quasi-static flexural behavior of RC beams for monotonic loading condition. The results obtained using QR code based DIC are observed to be on par with conventional results and FEM results.
Shang, Shen;Yun, Gun Jin;Kunchum, Shilpa;Carletta, Joan
Structural Engineering and Mechanics
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v.45
no.4
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pp.471-494
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2013
In this paper, identification of isotropic and orthotropic linear elastic material constitutive parameters has been demonstrated by a FEA-free energy-based inverse analysis method. An important feature of the proposed method is that it requires no finite element (FE) simulation of the tested material. Full-field displacements calculated using digital image correlation (DIC) are used to compute DIC stress fields enforcing the equilibrium condition and DIC strain fields using interpolation functions. Boundary tractions and displacements are implicitly recast into an objective function that measures the energy residual of external work and internal elastic strain energy. The energy conservation principle states that the residual should be zero, and so minimizing this objective function inversely identifies the constitutive parameters. Synthetic data from simulated testing of isotropic materials and orthotropic composite materials under 2D plane stress conditions are used for verification of the proposed method. When identifying the constitutive parameters, it is beneficial to apply loadings in multiple directions, and in ways that create non-uniform stress distributions. The sensitivity of the parameter identification method to noise in both the measured full-field DIC displacements and loadings has been investigated.
The estimation of deformation and strain for the twill-weave carbon fiber reinforced plastic composite(CFRP) during the test with a digital image correlation system were implemented experimentally. The carbon fiber reinforced plastic composites have been developed as the edge technology materials. The plain, twill and satin weave types are commonly used for the CFRP composites. Thus, it is essential to find the deformation characteristics for those types of CFRP more easily. Especially the DIC method can express the visual strain distributions at the full range of the interested areas in the structures. In this study, the mechanical properties of twill-weave CFRP composite and the variation of strains in a full field of the specimen were estimated. The experiments were performed under a tensile loading and 3-point bending test with strain gages. Futhermore the DIC deformation results were estimated for the comparison. The results showed the deformation and strain contours visually well in all region of the interested areas and so usefulness for the safety control of the structures.
An attempt was made to apply digital image correlation (DIC) strain analysis to in-situ scanning electron microscopy (SEM) observations of bending deformation to quantify local strain distribution inside a ZnMgAl-alloy coating in deformation. Interstitial-free steel sheets were hot-dipped in a Zn-3Mg-6Al (mass%) alloy melt at 400 ℃ for 2 s. The specimens were deformed using a miniature-sized 4-point bending test machine inside the SEM chamber. The observed in situ SEM images were used for DIC strain analysis. The hot-dip ZnMgAl-alloy coating exhibited a solidification microstructure composed of a three-phase eutectic of fine Al (fcc), Zn (hcp), and Zn2Mg phases surrounding the primary solidified Al phases. The relatively coarsened Zn2Mg phases were locally observed inside the ZnMgAl-alloy coating. The DIC strain analysis revealed that the strain was localized in the primary solidified Al phases and fine eutectic microstructure around the Zn2Mg phase. The results indicated high deformability of the multi-phase microstructure of the ZnMgAl-alloy coating.
The Split Hopkinson Pressure Bar(SHPB) has been the most widely used apparatus to characterize dynamic mechanical behavior of materials at high strain rates between $100s^{-1}$ and $10,000s^{-1}$. The SHPB test is based on the wave propagation theory which was developed to give the stress, strain and strain rate in the specimen using the strains measured in the incident and transmission bars. In this study, the SHPB was directly designed and fabricated for the dynamic mechanical properties of fiber reinforced plastic (FRP) composites. In addition, this apparatus was verified for the validity by comparing the strain data obtained through the high speed camera and Digital Image Correlation(DIC) during the high strain rate compression test of the self-reinforced polypropylene composite (SRPP) specimen.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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