Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.19
no.5
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pp.399-407
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2007
Two reliability models, AFDA(Approximate Full Distribution Approach) and Monte-Carlo simulation method, are directly developed to study on both hydraulic failure mode of berm recession and structural failure mode of armour breakage of berm breakwaters. By comparing the present results with the results of other researcher, it may be confirmed that two reliability models can be straightforwardly applicable to berm breakwaters. Relative influence of each random variable on hydraulic and structural failure probabilities could be properly analyzed. The upper bound and the lower bound of failure probability can be evaluated by using bi-modal bounds of the multiple failure mode analysis, from which it may be possible to investigate some kinds of dependence into between two failure modes. Finally, it may also be found that the structural failure mode of armour breakage could become a main failure mode of berm breakwaters in the condition of more than any allowable berm recession.
Suction anchors are widely adopted in mooring systems. However there are still challenges in predicting the failure mode and ultimate pullout capacity of the anchor. Previously published methods for predicting the inclined pullout capacity of suction anchors are mainly based on experimental data or the FEM analysis. In the present work, an analytical method that is capable of predicting the failure mode and ultimate pullout capacity of the suction anchor in clay under inclined loading is developed. This method is based on a rational mechanical model for suction anchors and the knowledge of the mechanism that the anchor fails in seabed soils. In order to examine the analytical model, the failure angle and pullout capacity of suction anchors from FEM simulation, numerical solution and laboratory tests in uniform and linear cohesive soils are employed to compare with the theoretical predictions and the agreement is satisfactory. An analytical method that can evaluate the optimal position of the attachment point is also proposed in the present study. The present work proves that the failure mode and pullout capacity of suction anchors can be reasonably determined by the developed analytical method.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.24
no.5
s.176
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pp.1203-1214
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2000
In this paper, a failure model for co-cured steel-composite tubular single lap joints has been proposed incorporating the nonlinear mechanical behavior of steel adherends and different failure mode s such as steel adherend failure and composite adherend failure. The characteristics of the co-cured steel-composite tubular single lap joint were investigated with respect to the test temperature, the stacking sequence of composite adherend, the thickness ratio of steel adherend to composite adherend, and the scarf ratio of steel adherend. Thus, the optimum design method for the co-cured steel-composite tubular single lap joint was suggested.
To study the effects of foam core density and face-sheet thickness on the mechanical properties and failure modes of aluminum foam sandwich (AFS) beam, especially when the aluminum foam core is made in aluminum alloy and the face sheet thickness is less than 1.5 mm, three-point bending tests were investigated experimentally by using WDW-50E electronic universal tensile testing machine. Load-displacement curves were recorded to understand the mechanical response and photographs were taken to capture the deformation process of the composite structures. Results demonstrated that when foam core was combined with face-sheet thickness of 0.8 mm, its carrying capacity improved with the increase of core density. But when the thickness of face-sheet increased from 0.8 mm to 1.2 mm, result was opposite. For AFS with the same core density, their carrying capacity increased with the face-sheet thickness, but failure modes of thin face-sheet AFS were completely different from the thick face-sheet AFS. There were three failure modes in the present research: yield damage of both core and bottom face-sheet (Failure mode I), yield damage of foam core (Failure mode II), debonding between the adhesive interface (Failure mode III).
Copper-based leadframe sheets were oxidized in two kinds of hot alkaline solutions to form brown-oxide or black-oxide layer on the surface. The oxide coated leadframe sheets were molded with epoxy molding compound (EMC). After post mold curing, the oxide-coated EMC-leadframe joints were machined to form sandwiched Brazil-nut (SBN) specimens. The SBN specimens were used to measure the fracture toughness of the EMC/leadframe interfaces under mixed-mode (mode I + mode II) loading conditions. Fracture surfaces were analyzed by various equipment to investigate failure path. The results revealed that the failure paths were strongly dependent on the oxide type. In case of brown oxide, hackle-type failure was observed and failure path lay near the EMC/CuO interface with a little inclining to CuO at all case. On the other hand, in case of black oxide, quite different failure path was observed with respect to the distance from the tip of pre-crack and phase angle. Different failures occurred with oxide type is presumed to be due to the difference in microstructure of the oxides.
It is well accepted that rock failure mechanism influence the cutting efficiency and determination of optimum cutting parameters. In this paper, an attempt was made to research the factors that affect the failure mechanism based on discrete element method (DEM). The influences of cutting depth, hydrostatic pressure, cutting velocity, back rake angle and joint set on failure mechanism in rock-cutting are researched by PFC2D. The results show that: the ductile failure occurs at shallow cutting depths, the brittle failure occurs as the depth of cut increases beyond a threshold value. The mean cutting forces have a linear related to the cutting depth if the cutting action is dominated by the ductile mode, however, the mean cutting forces are deviate from the linear relationship while the cutting action is dominated by the brittle mode. The failure mechanism changes from brittle mode with larger chips under atmospheric conditions, to ductile mode with crushed chips under hydrostatic conditions. As the cutting velocity increases, a grow number of micro-cracks are initiated around the cutter and the volume of the chipped fragmentation is decreasing correspondingly. The crack initiates and propagates parallel to the free surface with a smaller rake angle, but with the rake angle increases, the direction of crack initiation and propagation is changed to towards the intact rock. The existence of joint set have significant influence on crack initiation and propagation, it makes the crack prone to propagate along the joint.
Accurately predicting the failure modes of reinforced concrete (RC) columns is essential for structural design and assessment. In this study, the challenges of imbalanced datasets and complex feature selection in machine learning (ML) methods were addressed through an optimized ML approach. By combining feature selection and oversampling techniques, the prediction of seismic failure modes in rectangular RC columns was improved. Two feature selection methods were used to identify six input parameters. To tackle class imbalance, the Borderline-SMOTE1 algorithm was employed, enhancing the learning capabilities of the models for minority classes. Eight ML algorithms were trained and fine-tuned using k-fold shuffle split cross-validation and grid search. The results showed that the artificial neural network model achieved 96.77% accuracy, while k-nearest neighbor, support vector machine, and random forest models each achieved 95.16% accuracy. The balanced dataset led to significant improvements, particularly in predicting the flexure-shear failure mode, with accuracy increasing by 6%, recall by 8%, and F1 scores by 7%. The use of the Borderline-SMOTE1 algorithm significantly improved the recognition of samples at failure mode boundaries, enhancing the classification performance of models like k-nearest neighbor and decision tree, which are highly sensitive to data distribution and decision boundaries. This method effectively addressed class imbalance and selected relevant features without requiring complex simulations like traditional methods, proving applicable for discerning failure modes in various concrete members under seismic action.
Panda, Subhransu K;Mishra, Pradeep K;Panda, Subrata K
Structural Engineering and Mechanics
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v.74
no.6
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pp.723-735
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2020
This study is reported the adhesion failure in adhesive bonded composite and specifically for the T-joint structure. Three-dimensional finite element analysis has been performed using a commercial tool and the necessary outcomes are obtained via an eight noded solid element (Solid 185-element) from the library of ANSYS. The structural analysis input has been incurred through ANSYS parametric design language (APDL) code. The normal and shear stress distributions along different layers of the joint structure have been evaluated as the final outcomes. Based on the stress distributions, failure location in the composite joint structure has been identified by using the Tsai-Wu stress failure criterion. It has been found that the failure index is maximum at the interface between flange and web part of the joint (top layer) which indicates the probable location of failure initiation. This kind of failures are considered as adhesion failure and the failure propagation is governed by strain energy release rate (SERR) of fracture mechanics. The different adhesion failure lengths are also considered at the failure location to calculate the SERR values i.e. mode I fracture (opening), mode II fracture (sliding) and mode III fracture (tearing) along the failure front. Also, virtual crack closure technique (VCCT) principle of fracture mechanics steps is used to calculate the above said SERRs. It is found that the mode I SERR is more dominating compared to other two modes of failure for the joint considered. Finally, the influences of various parametric (geometrical and material) effect on SERR of the joint structure are evaluated and discussed in details.
Purpose: The aim of this study was to investigate the shear bond strength between various commercial zirconia coping and veneering ceramic, and to observe the failure mode. Methods: For each zirconia block (iJAM Emerald, LUXEN Smile block, ICE Zirkon transluzent), 10 rectangular specimens were layered with Cercon ceram kiss, IPS e.max ceram, ICE Zirkon ceramic according to recommended by the manufacturer. The shear bond strength tests of the veneering porcelain to zirconia were carried out until fracture by a universal testing machine. After the shear bond tests, failure modes were characterized visually, under a stereomicroscope, such as adhesive, cohesive, or mixed. Data were analyzed with One-way ANOVA followed by Scheffe's tests. Results: The shear bond strength ($mean{\pm}SD$) of zirconia-veneer ceramic were JC group $13.9{\pm}3.6MPa$; JE group $17.7{\pm}2.4MPa$; JI group $15.1{\pm}2.5MPa$; LC group $9.5{\pm}1.5MPa$; LE group $16.2{\pm}2.3MPa$; LI group $12.6{\pm}0.8MPa$; ZC group $16.0{\pm}2.3MPa$; ZE group $18.5{\pm}3.4MPa$; and ZI group $15.3{\pm}3.2MPa$. The One-way ANOVA showed a significant difference between groups (p<0.05). The failure mode in most experimental groups was mixed failure, except for the LC group, which showed adhesive failure, and JE group, LE group and ZE group showed cohesive failure. Conclusion: For IPS e.max ceram, the shear bond strength value was highest for all kinds of zirconia blocks. For ICE Zirkon transluzent, the shear bond strength value was highest for all kinds of veneering ceramics. Most of experimental group interfaces revealed mixed failure mode.
Jae-Cheul Park;Hyuk-Chan Kwon;Chul-Hwan Kim;Hwa-Sup Jang
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.60
no.2
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pp.95-109
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2023
In the 4th industrial revolution, changes in the technological paradigm have had a direct impact on the maintenance system of ships. The 2-stroke low speed engine system integrates with the core equipment required for propulsive power. The Condition Based Management (CBM) is defined as a technology that predictive maintenance methods in existing calender-based or running time based maintenance systems by monitoring the condition of machinery and diagnosis/prognosis failures. In this study, we have established a framework for CBM technology development on our own, and are engaged in engineering-based failure analysis, data development and management, data feature analysis and pre-processing, and verified the reliability of failure mode DB using LSTM algorithms. We developed various simulated failure mode scenarios for 2-stroke low speed engine and researched to produce data on onshore basis test_beds. The analysis and pre-processing of normal and abnormal status data acquired through failure mode simulation experiment used various Exploratory Data Analysis (EDA) techniques to feature extract not only data on the performance and efficiency of 2-stroke low speed engine but also key feature data using multivariate statistical analysis. In addition, by developing an LSTM classification algorithm, we tried to verify the reliability of various failure mode data with time-series characteristics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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