Granados-Alejo, Vignaud;Rubio-Gonzalez, Carlos;Parra-Torres, Yazmin;Banderas, J. Antonio;Gomez-Rosas, Gilberto
Structural Engineering and Mechanics
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v.62
no.6
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pp.739-748
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2017
Notches such as slots are typical geometric features on mechanical components that promote fatigue crack initiation. Unlike for components with open hole type notches, there are no conventional treatments to enhance fatigue behavior of components with slots. In this work we evaluate the viability of applying laser shock peening (LSP) to extend the fatigue life of 6061-T6 aluminum components with slots. The feasibility of using LSP is evaluated not only on damage free notched specimens, but also on samples with previous fatigue damage. For the LSP treatment a convergent lens was used to deliver 0.85 J and 6 ns laser pulses 1.5 mm in diameter by a Q-switch Nd: YAG laser, operating at 10 Hz with 1064 nm of wavelength. Residual stress distribution was assessed by the hole drilling method. A fatigue analysis of the notched specimens was conducted using the commercial code FE-Safe and different multiaxial fatigue criteria to predict fatigue lives of samples with and without LSP. The residual stress field produced by the LSP process was estimated by a finite element simulation of the process. A good comparison of the predicted and experimental fatigue lives was observed. The beneficial effect of LSP in extending fatigue life of notched components with and without previous damage is demonstrated.
Md. Akter Hosen;Khalid Ahmed Al Kaaf;A.B.M. Saiful Islam;Mohd Zamin Jumaat;Zaheer Abbas Kazmi
Structural Engineering and Mechanics
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v.88
no.1
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pp.67-81
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2023
The reinforced concrete (RC) structures might need strengthening or upgradation due to adverse environmental conditions, design defects, modification requirements, and to prolong the expected lifespan. The RC beams have been efficiently strengthened using the near surface mounted (NSM) approach over the externally bonded reinforcing (EBR) system. In this study, the performance of RC beam elements strengthened with NSM-steel rebars was investigated using an experimental program and nonlinear finite element modeling (FEM). Nine medium-sized, rectangular cross-section RC beams total in number made up for the experimental evaluation. The beams strengthened with varying percentages of NSM reinforcement, and the number of grooves was assessed in four-point bending experiments up to failure. Based on the experimental evaluation, the load-displacement response, crack features, and failure modes of the strengthened beams were recorded and considered. According to the experimental findings, NSM steel greatly improved the flexural strength (up to about 84%) and stiffness of RC beams. The flexural response of the tested beams was simulated using a 3D non-linear finite element (FE) model. The findings of the experiments and the numerical analysis showed good agreement. The effect of the NSM groove and reinforcement on the structural response was then assessed parametrically.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.35
no.10
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pp.1329-1335
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2011
On the basis of detailed 3D finite-element (FE) limit analyses, the plastic limit load solutions for pipes with slanted circumferential through-wall cracks (TWCs) subjected to axial tension, global bending, and internal pressure are reported. The FE model and analysis procedure employed in the present numerical study were validated by comparing the present FE results with existing solutions for plastic limit loads of pipes with idealized TWCs. For the quantification of the effect of slanted crack on plastic limit load, slant correction factors for calculating the plastic limit loads of pipes with slanted TWCs from pipes with idealized TWCs are newly proposed from extensive 3D FE calculations. These slant-correction factors are presented in tabulated form for practical ranges of geometry and for each set of loading conditions.
In this study, three dimensional FE analysis of concrete slab track has been performed in order to develop the realistic design of precast concrete slab track. The precast slab track system including the precast concrete slab panel and the grout layer is modeled using the three dimensional solid element with crack softening effect. The input load is computed from the one dimensional beam element model constituting the rail and several discrete springs. To investigate the effect of the longitudinal connection of slab panels, two different systems-continuous and discrete systems - are modeled. The analytical results show that the stresses of both the slab panel and the grout layer are in the range of linear elastic, and, at the interface between two adjacent panels, the primary stresses of the grout layer of the discrete system are higher than those of the continuous system. However, The overall stress levels of the grout layer are very low relative to the strength of th grout.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2001.10a
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pp.45-52
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2001
A series of unreinforced masonry (URM) walls were analytically investigated for a limited version of seismic in-plane performance. For this URM walls were assumed to be an elastic continuum and modeled as isotropic plane stress elements within which the nature of cracking was propagated. Accordingly, cracking mode of behavior in URM was modeled by smeared-crack approach. Total of 70 cases were considered for various parameters such as axial load ratio, aspect ratio and effective section area ratio due to the existence of opening, etc. The analysis results indicated a general tendency in base shear coefficient and deformability of URM walls for these variables.
The purpose of this paper is to present failure analysis, of the heat exchanger tube in a district heating system. SS304 stainless steel is used, as material for the heat exchanger tube. The heat exchanger operates in a soft water environment containing a small amount of chloride ions, and regularly repeats operation and standstill period. This causes concentration of chloride ions on the outer surface of the tube, as well as repeat of thermal expansion, and shrinkage of the tube. As a result of microscopic examination, cracks showed transgranular as well as branched propagation, and many pits were present, at the initiation point of each crack. Energy disperstive spectroscopy analysis showed Fe and O peak, as well as Cl peak, meaning that cracks were affected by Cl ion. Failure of the tube was caused by chloride-induced stress corrosion cracking by thermal stress, high temperature, and localized enrichment of chloride ions.
Ham, Jong-Oh;Park, Ki-Duck;Park, Sung-Jin;Sun, Il-Sik
Journal of Applied Reliability
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v.15
no.3
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pp.197-206
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2015
Failure analysis of pre-insulated pipe (SPPS 380, 400A) transporting high temperature water ($95{\sim}110^{\circ}C$) for a plant was carried out. The damaged area (${\Phi}5mm$) of pre-insulated pipe was found only on welds. The chemical composition of damaged pipe meets specification of carbon steel pipes for pressure service (KS D 3562). As results of microstructure analysis, crack propagated from outer to inside after pitting corrosion occurred on the outside surface. The non-metallic inclusion existed on the end of crack. And the non-metallic inclusion continuously and linearly formed along with the bond line of welds. Based on SEM-EDS analysis, the nonmetallic inclusions have higher Manganese (Mn) and Oxygen (O) content but sulfur (S) was not detected. As results of water quality analysis, hydrogen ion concentration and minerals like Fe, Mg, Si were in low level. But the content of dissolved oxygen (11.2 ppm) was slightly higher than that of standard. It seems that the cause of damaged pipe is grooving corrosion due to MnO inclusion formed on bond line and corrosion took place nearby welds.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.18
no.1
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pp.122-126
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2008
Integrating a 3D solid modeler with a general purpose FEM code, an automatic stress intensity factor analysis system of the 3D crack problems has been developed. A geometry model, i.e. a solid containing one or several 3D cracks is defined. Several distributions of local node density are chosen, and then automatically superposed on one another over the geometry model by using the fuzzy knowledge processing. Nodes are generated and quadratic tetrahedral solid elements are generated by the Delaunay triangulation techniques. Finally, the complete finite element(FE) model generated, and a stress analysis is performed. This paper describes the methodologies to realize such functions, and demonstrates the validity of the present system.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.11
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pp.2442-2449
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2002
This paper provides an reference stress based J estimation equation fur cylinders with finite internal axial surface cracks under internal pressure. In part 1, the J estimation equation based on deformation plasticity using Ramberg-Osgood (R-0) materials is proposed. In this paper, the developed CE/EPRI -type solutions ale then re-formulated based on the reference stress concept. Such a re-formulation provides a simpler equation for J. estimation are then further extended to combined internal pressure and bending. The proposed reference stress based J estimation equation is compared with elastic-plastic 3-D FE results using actual stress-strain data for a Type 304 stainless steel. Good agreement between the FE results and the proposed reference stress based J estimations provides confidence in the use of the proposed method to elastic -plastic fracture mechanics of pressurised piping.
Shaheen, Yousry B.I.;Mahmoud, Ashraf M.;Refat, Hala M.
Structural Engineering and Mechanics
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v.64
no.2
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pp.155-171
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2017
This paper presents a proposed method for producing reinforced composite concrete columns reinforced with various types of metallic and non metallic mesh reinforcement. The experimental program includes casting and testing of twelve square columns having the dimensions of $100mm{\times}100mm{\times}1000mm$ under concentric compression loadings. The test samples comprise all designation specimens to make comparative study between conventionally reinforced concrete column and concrete columns reinforced with welded steel mesh, expanded steel mesh, fiber glass mesh and tensar mesh. The main variables are the type of innovative reinforcing materials, metallic or non metallic, the number of layers and volume fraction of reinforcement. The main objective is to evaluate the effectiveness of employing the new innovative materials in reinforcing the composite concrete columns. The results of an experimental investigation to examine the effectiveness of these produced columns are reported and discussed including strength, deformation, cracking, and ductility properties. Non-linear finite element analysis; (NLFEA) was carried out to simulate the behavior of the reinforced concrete composite columns. The numerical model could agree the behavior level of the test results. ANSYS-10.0 Software. Also, parametric study is presented to look at the variables that can mainly affect the mechanical behaviors of the model such as the change of column dimensions. The results proved that new reinforced concrete columns can be developed with high strength, crack resistance, and high ductility properties using the innovative composite materials.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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