In this study, fiber orientation of stiffener was conducted to increase buckling load or failure load in each case with a different design value and a different objective function for stiffened laminated composite panel of I-type under compression loading. Regarding each of buckling load or failure load as objective function, optimum design was carried out. In respect of optimum design, it was investigated that optimum shape for buckling could improve fail load for postbuckling, because it was difficult to investigate the optimization of postbuckling which need long analysis times for nonlinear analysis.
For severe accident assessment of reactor pressure vessel (RPV), it is important to develop an accurate model that can predict transient thermo-mechanical behavior of the RPV lower head under the given condition. The present study revisits the lower head failure with two- and three-dimensional finite element models. In particular, we aim to give clear insight regarding the effect of the three-dimensionality present in the distribution of the thickness and thermal load of the lower head. For a rigorous validation of the result, both the OLHF-1 and the OLHF-2 tests are considered in this study. The result suggests that the three-dimensional effect is not negligible as far as the failure location is concerned. The non-uniformity of the thickness distribution is found to affect the failure location and time. The thermal load, which may not be axisymmetric in general, has the most significant effect on the failure assessment. We also observe that the creep property can affect the global deformation of the lower head, depending on the applied mechanical load.
Kim, Sang-Young;Park, Hong-Sun;Kang, Min-Sung;Lee, Woo-Hyung;Choi, Jung-Hun;Koo, Jae-Mean;Seok, Chang-Sung
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.33
no.4
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pp.360-365
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2009
In the manufacture of CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer Composite) composite structures, various independent components join by bolts and pins. Holes for bolts and pins have an effect on the failure strength of such structures, because those act as notches in structures. The failure characteristic of such structures are different from those of plain plate subject to remote load. In this paper, tensile properties of woven CFRP composite plates with laminates of $0^{\circ}$, $30^{\circ}$ and $45^{\circ}$ were obtained according to ASTM D 3039. By using obtained tensile failure strength and Tan-Cheng failure criterion, tensile failure strength of CFRP laminate with arbitrary fiber angle were evaluated. Also, the degradation of tensile properties by center hole(${\phi}10mm$) with a remote load was evaluated and the failure strengths were applied to Tan's failure criterion, similarly.
A series of Brazilian tests under diameter compression for disc specimens was carried out to investigate the strength and failure behavior by using acoustic emission (AE) and photography monitoring technique. On the basis of experimental results, load-displacement curves, AE counts, real-time crack evolution process, failure modes and strength property of granite specimens containing two pre-existing holes were analyzed in detail. Two typical types of load-displacement curves are identified, i.e., sudden instability (type I) and progressive failure (type II). In accordance with the two types of load-displacement curves, the AE events also have different responses. The present experiments on disc specimens containing two pre-existing holes under Brazilian test reveal four distinct failure modes, including diametrical splitting failure mode (mode I), one crack coalescence failure mode (mode II), two crack coalescences failure mode (mode III) and no crack coalescence failure mode (mode IV). Compared with intact granite specimen, the disc specimen containing two holes fails with lower strength, which is closely related to the bridge angle. The failure strength of pre-holed specimen first decreases and then increases with the bridge angle. Finally, a preliminary interpretation was proposed to explain the strength evolution law of granite specimen containing two holes based on the microscopic observation of fracture plane.
Prestressed ground anchors are important structural elements in geotechnical engineering. Despite their widespread usage, the design process is often significantly simplified. One of the major drawbacks of commonly used design methods is the assumption that skin friction is mobilized uniformly along an anchor's fixed length, one consequence of which is that a progressive failure phenomenon is neglected. The following paper introduces an alternative design approach - a computer algorithm employing the load-transfer method. The method is modified for the analysis of anchors and combined with a procedure for the derivation of load-transfer functions based on commonly available laboratory tests. The load-transfer function is divided into a pre-failure (hardening) and a post-failure (softening) segment. In this way, an aspect of non-linear stress-strain soil behavior is incorporated into the algorithm. The influence of post-grouting in terms of radial stress update, diameter enlargement, and grout consolidation is included. The axial stiffness of the anchor body is not held constant. Instead, it gradually decreases as a direct consequence of tensile cracks spreading in the grout material. An analysis of the program's operation is performed via a series of parametric studies in which the influence of governing parameters is investigated. Finally, two case studies concerning three investigation anchor load tests are presented.
This study compares two prominent design provisions, National Design Specification (NDS) and Eurocode 5, on load-carrying capacity calculations and failure analysis for mortise-tenon joints. Design procedures of double-shear connection from both provisions were used to calculate load-carrying capacity of mortise-tenon joints with eight different bolt sizes. From this calculation, the result was validated using finite element analysis and failure criteria models. Although both provisions share similar failure modes, their distinct calculation methods significantly influence the design load-carrying capacity values. Notably, Eurocode 5 predicts a 6% higher design load-carrying capacity for mortise-tenon joints with varying bolt diameters under horizontal loads and 14% higher under vertical loads compared to NDS. However, the results from failure criteria models indicate that NDS closely aligns with the actual load-carrying capacity. This indicates that Eurocode 5 presents a less conservative design and potentially requires fewer fasteners in the final timber connection design. This evaluation initiates the potential for the development of a wider range of timber connections, including mortise-tenon joints with wooden pegs.
Park, Jae-Hyun;Kim, Dong-Wook;Kwak, Ki-Seok;Chung, Moon-Kyung;Kim, Jun-Young;Chung, Choong-Ki
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2010.03a
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pp.324-337
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2010
For the development of load and resistance factor design, reliability analysis is required to calibrate resistance factors in the framework of reliability theory. The distribution of measured-to-predicted pile resistance ratio was constructed based on only the results of load tests conducted to failure for the assessment of uncertainty regarding pile resistance and used in the conventional reliability analysis. In other words, successful pile load test (piles resisted twice their design loads without failure) results were discarded, and therefore, were not reflected in the reliability analysis. In this paper, a new systematic method based on Bayesian theory is used to update reliability index of driven steel pile piles by adding more pile load test results, even not conducted to failure, into the prior distribution of pile resistance ratio. Fifty seven static pile load tests performed to failure in Korea were compiled for the construction of prior distribution of pile resistance ratio. Reliability analyses were performed using the updated distribution of pile resistance ratio and the total load distribution using First-order Reliability Method (FORM). The challenge of this study is that the distribution updates of pile resistance ratio are possible using the load test results even not conducted to failure, and that Bayesian update are most effective when limited data are available for reliability analysis or resistance factors calibration.
A new metallic sandwich panel with a quasi-Kagome truss core subjected to bending load has been analyzed. First, equations of the failure loads corresponding to the eight failure modes are presented. Then, non-dimensional forms of the equations are derived as functions of three geometric variables, one material parameter (yield strain), one load index and one weight index. Failure maps are presented for a given weight index. By using the dimensionless forms of equations as the design constraints, two kinds of optimization are performed. One is based on the weight, that is, the objective function, namely, the dimensionless load is to be maximized for a given weight. Another is based on the load, that is, the dimensionless weight is to be minimized for a given load. The results of the two optimization processes are found to agree each other. The optimized geometric variables are derived as a function of given weights or failure loads. The performance of the quasi-Kagome truss as the core of a sandwich panel is evaluated by comparison with those of honeycomb cored and octet truss cored panels
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.9
no.1
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pp.283-292
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2005
This paper predicts premature failure load of reinforced concrete beams by epoxy-boned partially steel plates. A parametric study is conducted to estimate premature failure load of beams such as with or without stirrups, unplated length ratio, steel and reinforcement ratio, shear span to depth ratio of reinforcement beam. By results of finite element analysis, it turned out that the unplated length played a dominant role in partially plated beams but reinforcement ratio and shear span to depth ratio effected the premature failure load. The approximate expression with regard to combined design variables is compared with experimental results. It shows closely agreement.
The load distribution and deflection of offshore piles are investigated by lateral load-transfer curve method (p-y curve). Special attention is given to the soil-pile interaction and soil resistance of 3D wedge failure mode. A framework for determining a hyperbolic p-y curve is proposed based on theoretical analysis and experimental load test results. The methods for determining appropriate material parameters needed for constructing the proposed p-y curves are presented in this paper. Through comparisons with field case studies, it was found that the proposed method in the present study estimates reasonably the load transfer behavior of pile, and thus, the computed pile responses, such as bending moment and lateral displacement, agree well with the actual measured responses.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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