In composite materials, the fracture perpendicular to the fiber direction usually shows a non-linear behavior accompannying blunting and plastic deformation around the crack tip. In this study, the fracture thoughness in random short fiber SMC composite material and Carbon/Epoxy composite material is estimated by the A.M.(Area Method) and the G.L.M.(Generalized Locus Method) which can determine a stable total energy release rate(G$_T$) not only in highly elghly elastic material but also in highly non-linear materials.
Steel plate or FRP materials have been typically used for the seismic retrofit of civil infrastructures. In order to overcome the limitation of each retrofitting material, a composite material, which takes advantages from both metal and fiber polymer materials, has been developed. In the study herein, the composite retrofitting material consists of metal part(steel or aluminum) and FRP sheet part(glass or carbon fiber). The metal part can enhance the ductility and the FRP part the ultimate strength. As a preliminary study to investigate the fundamental mechanical characteristics of the metal-FRP laminated composite material this study performed the flexural fracture test with various experimental variables including the number, the angle and the combination of FRP laminates. From the aluminum-FRP composite tests no great increase in flexural strength and flexural toughness were observed. However, flexural toughness of steel-FRP laminate composite was increased so that its behavior can be considered in the retrofit design. In addition, the angle and the kind of fibers should be carefully considered in conjunction with the expected loading conditions.
In order to prevent the possibility of mixing of metal powder during food grinding processing with the metal roll mill this study was conducted to develope the materials of ceramics roll as a substitute of gray cast iron mill. Since the ceramics is brittle material and can be broken easily by a crack, it was needed to develope engineering ceramics roll materials with high elastic modulus and fracture toughness. Adding 0∼50 wt% Al$_2$O$_3$as densification additives to porcelain body material and forming the ceramics an different condition, mechanical properties were evaluated. The material structure’s densification process was analyzed by SEM and XRD. The evaluation of the mechanical properties of ceramics roll materials were compared and analyzed by non-destructive test using Young’s modulus and destructive test using 3-point bending strength and fracture toughness. The results showed several correlative results. Porcelain body material with 40 wt% Al$_2$O$_3$content heated at 1,200$\^{C}$ for 5h was high bulk density of 2.77, Young’s modulus of 118.4Gpa, 3-point bending strength of 137 MPa and fracture toughness of 2.88 MPa$.$m$\^$$\sfrac{1}{2}$/ . After analyzing the relationship between non-destructive test and destructive test, the coefficient of determination was more than 0.9. Therefore, the evaluation of non-destructive test by ultrasonic was turned out to be feasible in evaluating the mechanical properties of ceramics.
The dynamic fatigue life equation is applied to uniaxial tensile test. The resultant equations far the surface energy and fracture toughness are calculated with the data from the tensile test and compared with the ones from ASTM E399 test. During the crack propagation under model loading, the material of the crack tip undergoes the process of the elastic-plastic deformation in the uniaxial tensile test. The surface energy per unit area is proportional to the ratio of plastic and elastic elongations. The calculated fracture toughness of the metals are very well coincident to the ASTM E399's test results.
In this study the four classes of the thermally aged 1Cr-1Mo-0.25V specimens were prepared using an artificially accelerated aging method. Ultrasonic tests were performed to get the correlation with fracture toughness. The modified theoretical Vary's equation, considering nonlinear response due to material degradation, was proposed for the correlations between ultrasonic parameters and fracture toughness. Experimental results indicate that ultrasonic attenuation coefficient, velocity and nonlinear parameters produce the correlations with fracture toughness and yield strength.
Influencing factors on flexural toughness of ring-type fiber reinforced concrete(RSFRC) are investigated. An experiment proceeding ASTM C 78 is peformed to make a comparison between ring-type fibers and double-hook type fibers. Most specimen with ring type fibers have failed by the cone type failure, while discrete hook type fibers have failed by fiber pullout. For the hook-type fiber reinforced concrete(SFRC), the first crack load increases, as the fiber mixing volume increases. Aspect ratio(fiber length/fiber diameter) is critical for hook type fibers, so the flexural toughness increases significantly, as the length of fiber increases. However, for the ring type, the toughness indices Increase as the number of fibers in the specimen increases. Since there is no bond problem between the ring fiber and the concrete matrix, the aspect ratio does not affect the performance of the composite material with the newly developed steel fibers. Influencing factors with respect to flexural toughness RSFRC were observed to be ring diameter, diameter of steel fiber and fiber content.
High temperature fracture toughness characteristics of shot peened spring steel(SUP-9), which is used for automobile suspension system and railroad, was investigated in this paper. Fracture tougness test for room temperature, $100^{\circ}C$ , and $200^{\circ}C$ were evaluated by material test system(MTS). The experimental results show that the fracture toughness was improved by peened and unpeened. The fracture toughness for high temperature were also improved by peened and unpeened.
한국결정성장학회 1997년도 Proceedings of the 13th KACG Technical Meeting `97 Industrial Crystallization Symposium(ICS)-Doosan Resort, Chunchon, October 30-31, 1997
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pp.187-187
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1997
Silicon nitride is the most excellent materials among structural ceramics. It has been reported that fracture toughness was improved with adding second phase particles, whisker, fiber etc. However, containing of second phase particles enhanced fracture toughness, however flexural strength was degraded. As adding nanosize SiC particles into silicon nitride, the physical properties of fluxural strength, fracture toughness, the modulus of elasticity. In this study, 2wt% $Al_2$O$_3$ and 4 wt% $Y_2$O$_3$ were added into UBE E-10 and 0, 10, 20, 30, 40, 50 vol% nano-SiC powder (Sumitomo T1 powder) were added, respectively. It is hot pressed at 185$0^{\circ}C$ for 1 hour. Most of structural ceramics for engineering application are wear resistance. In this study, wear behaviors (in water) of silicon nitride with varying the amount of nano-size silicon carbide were investigated, and was compared to physical properties. Simultaneously wear mechanism will be found out.
Aluminum foam material has unique properties that make them useful in applications to the automobile, construction and railroad industries. In this study, aluminum was plasma-treated using nitrogen gas to improve fracture behavior between aluminum and aluminum foam material. SLS specimens were used for fracture tests. They were performed using plasma-treated and untreated aluminum/aluminum foam specimens. It was shown that the fracture strength and the tincture toughness of aluminum/aluminum foam were improved ${\sim}86%\;and\;{\sim}250%$, respectively when the aluminum was plasma-treated using nitrogen gas.
The remaining life estimation for the aged components in power plants as well as chemical plants are very important because mechanical properties of the components are degraded with in-service exposure time in high temperatures. Since it is difficult to take specimens from the operating components to evaluate mechanical properties of components, nondestructive techniques are needed to evaluate the degradation. In this study, test materials with several different degradation levels were prepared by isothermal aging heat treatment at $630^{\circ}C$. The DC potential drop method and destructive methods such as tensile and fracture toughness were used in order to evaluate the degradation of 1Cr-1Mo-0.25V steels. In this result, we can see that tensile strength and fracture toughness can be calculated from resistivity and it is possible to evaluate material degradation using DC potential drop method, non-destructive method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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