Stress analysis of bottom-hole rock has to be considered with much care to further understand rock fragmentation mechanism and high penetration rate. This original study establishes a fully coupled simulation model and explores the effects of overburden pressure, horizontal in-situ stresses, drilling mud pressure, pore pressure and temperature on the stress distribution in bottom-hole rock. The research finds that in air drilling, as the well depth increases, the more easily the bottom-hole rock is to be broken. Moreover, the mud pressure has a great effect on the bottom-hole rock. The bigger the mud pressure is, the more difficult to break the bottom-hole rock is. Furthermore, the maximum principal stress of the bottom-hole increases as the mud pressure, well depth and temperature difference increase. The bottom-hole rock can be divided into three main regions according to the stress state, namely a) three directions tensile area, b) two directions compression areas and c) three directions compression area, which are classified as a) easy, b) normal and c) hard, respectively, for the corresponding fragmentation degree of difficulty. The main contribution of this paper is that it presents for the first time a thorough study of the effect of related factors, including stress distribution and temperature, on the bottom-hole rock fracture rather than the well wall, using a thermo-poroelastoplasticity model.
Background: Both the rapid concentric and eccentric contractions during exercise repeatedly impose excessive stress on muscle tissue. The hamstring muscles are very susceptible to injury due to the tensile stress. Various interventions are currently being undertaken to prevent strain injury before exercise. Stretching is the most common method and is known to have a positive effect on flexibility and muscle performance. However, relatively few studies have investigated the potential negative factors of stretching. Objects: The purpose of this study was to examine changes in pain following the different intensity of the stretching and types of physical stress. Methods: The subjects were divided into three groups based on the intensity of stretching: 100% (S100), 75% (S75), and 50% (S50) of the measured force at the point of discomfort in static stretching and 100% (P100), 75% (P75), and 50% (P50) of the maximum voluntary isometric contraction in Proprioceptive Neuromuscular Facilitation (PNF) stretching. The pain individual subjects perceived after stretching was measured via a Visual Analog Scale (VAS) and compared between the groups Results: Despite the decrease in the intensity of static stretching, no decrease in VAS value was observed. In PNF stretching, a significant decrease was observed at P50 compared to P100. S100 was significantly higher than P75 and P50. Conclusion: Previous studies have shown that PNF has a superior or the same effect on flexibility in comparison with static stretching. This effect was maintained even in moderate intensity. PNF stretching performed under moderate rather than high intensive static stretching, which causes pain and discomfort, might be recommended in clinical settings.
The sufficient early strength of primary support is crucial for stabilizing the surroundings, especially for the tunnels constructed in soil. This paper introduces the Steel-Concrete Composite Support System (SCCS), a new support with high bearing capacity and flexible, rapid construction. The bearing characteristics and construction performance of SCCS were systematically studied using a three-dimensional numerical model. A sensitivity analysis was also performed. It was found that the stress of a π-shaped steel arch decreased with an increase in the thickness of the wall, and increased linearly with an increase in the rate of stress release. In the horizontal direction of the arch section, the nodal stresses of the crown and the shoulder gradually increased in longitudinally, and in the vertical direction, the nodal stresses gradually decreased from top to bottom. The stress distribution at the waist, however, was opposite to that at the crown and the shoulder. By analyzing the stress of the arch section under different installation gaps, the sectional stress evolution was found to have a step-growth trend at the crown and shoulder. The stress evolution at the waist is more likely to have a two-stage growth trend: a slow growth stage and a fast growth stage. The maximum tensile and compressive stresses of the secondary lining supported by SCCS were reduced on average by 38.0% and 49.0%, respectively, compared with the traditional support. The findings can provide a reference for the supporting technology in tunnels driven in loess.
Various types of accelerators, thiuram (TMTD, DPTT), thiazole (MBT, MBTS), and sulfenamide (CBS, NOBS) are added into a silica filled natural rubber compound. Their effects on vulcanization and mechanical properties are investigated. TMTD showed the fastest vulcanization rate, the higer maximum torque ($T_{max}$), and the excellent mechanical properties (300% modulus, tensile strength, elongation). MBT and MBTS showed an intermediate vulcanization rate between thiuram and sulfenamide type and added ones, and also showed the lower $T_{max}$ and mechanical properties compared to that of other compounds. Finally, NOBS showed the slowest vulcanization rate and the lower mechanical property but the moderate $T_{max}$.
Kim, Young Min;Chun, Eun Young;Yim, Chang Dong;You, Bong Sun;Lee, Je-hyun
Korean Journal of Metals and Materials
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v.46
no.4
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pp.189-198
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2008
The changes in microstructure and mechanical properties of AZ31 alloy subjected hot-rolling process were investigated. The AZ31 plates fabricated by horizontal continuous casting process were prepared and have hot-rolled from 30 mm to 1 mm in thickness under different processing conditions. At the rolling temperature of $400^{\circ}C$, little surface and side crack was observed up to 20% reduction rate. As total reduction and reduction rate increase to more than 75% and 20% pass, respectively, Grains were more uniformly refined through overall thickness, and particularly lots of shear bands were appeared to be inclined at less than $20^{\circ}C$ along the rolling direction. Average grain size of less than $5{\mu}m$ and tensile properties of YS ${\geq}$ 250 MPa, UTS ${\geq}$ 300 MPa and El. ${\geq}$ 13% were acquired for hot-rolled AZ31 sheets without post-heat treatment. Maximum intensity of (0002) pole figure was decreased with an increase in reduction rate, indicating the improvement of texture by means of high reduction rate.
Kim, Yang Gon;Hwang, Byoungchul;Lee, Sunghak;Lee, Chul Won;Shin, Dong Hyuk
Korean Journal of Metals and Materials
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v.46
no.9
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pp.545-553
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2008
Dynamic deformation behavior of ultra-fine-grained pure coppers fabricated by equal channel angular pressing (ECAP) was investigated in this study. Dynamic torsional tests were conducted on four copper specimens using a torsional Kolsky bar, and then the test data were analyzed by their microstructures and tensile properties. The 1-pass ECAP'ed specimen consisted of fine dislocation cell structures elongated along the ECAP direction, which were changed to very fine, equiaxed subgrains of 300~400 nm in size as the pass number increased. The dynamic torsional test results indicated that maximum shear stress increased with increasing ECAP pass number. Adiabatic shear bands were not found at the gage center of the dynamically deformed torsional specimen of the 1- or 4-pass ECAP'ed specimen, while some weak bands were observed in the 8-pass ECAP'ed specimen. These findings suggested that the grain refinement according to the ECAP was very effective in strengthening of pure coppers, and that ECAP'ed coppers could be used without serious reduction in fracture resistance under dynamic torsional loading as adiabatic shear bands were hardly formed.
Jung, Jae Gyu;Oh, Seung Taik;Choi, Won Doo;Lee, Doo Hwan;Lim, Jong Dae;Oh, Yong Jun
Korean Journal of Metals and Materials
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v.47
no.11
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pp.707-715
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2009
This paper deals with cyclic stress and strain responses during isothermal low cycle fatigue (LCF) and thermo-mechanical fatigue (TMF) loadings on Nb and Mo containing 15Cr stainless steel, which is used for exhaust manifolds in automobiles. The test temperatures ($T_{i}$) of the isothermal LCF were 600 and $800^{\circ}C$. The minimum temperature of the TMF test was $100^{\circ}C$ and the maximum temperaures ($T_{p}$) were varied between 500 and $800^{\circ}C$. In both loading conditions, weak cyclic softening is observed at $T_{i}=T_{p}=800^{\circ}C$, but the transition to strong cyclic hardening is completed with the temperature decrease below $T_i=600{\sim}700^{\circ}C$ for LCF and $T_{p}=500{\sim}600^{\circ}C$ for TMF. The stress-strain hysteresis loops in the TMF loading show a significant stress relaxation during compressive (heating) half cycle at $T_{p}>500^{\circ}C$, which develops tensile mean stress during cycling. Due to the stress relaxation, the TMF test sample reveals much lower dislocation density than the isothermally fatigued sample at the same temperature with $T_{p}$. A detailed correlation between fatigue microstructure and cycling deformation behavior is discussed.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.34
no.6
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pp.385-392
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2021
Interest in the seismic performance of nuclear facilities under strong earthquakes has increased because their nonlinear response is important. In this paper, we proposed appropriate parameters for the nonlinear finite element analysis of a concrete material model, for a reinforced concrete (RC) shear wall in nuclear facilities: maximum tensile strength, dilation angle, and damage parameter. The study of the effects of the important parameters, on the nonlinear behavior and shear failure mode of the RC shear wall having low aspect ratio, was conducted using ABAQUS finite element analysis program. Based on the study results the nonlinear response of a nuclear reactor containment building (RCB) subjected to a strong earthquake was evaluated using nonlinear time-history analysis.
Kidega, Richard;Ondiaka, Mary Nelima;Maina, Duncan;Jonah, Kiptanui Arap Too;Kamran, Muhammad
Geomechanics and Engineering
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v.30
no.3
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pp.259-272
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2022
Rockburst is a dynamic, multivariate, and non-linear phenomenon that occurs in underground mining and civil engineering structures. Predicting rockburst is challenging since conventional models are not standardized. Hence, machine learning techniques would improve the prediction accuracies. This study describes decision based uncertainty models to predict rockburst in underground engineering structures using gradient boosting algorithms (GBM). The model input variables were uniaxial compressive strength (UCS), uniaxial tensile strength (UTS), maximum tangential stress (MTS), excavation depth (D), stress ratio (SR), and brittleness coefficient (BC). Several models were trained using different combinations of the input variables and a 3-fold cross-validation resampling procedure. The hyperparameters comprising learning rate, number of boosting iterations, tree depth, and number of minimum observations were tuned to attain the optimum models. The performance of the models was tested using classification accuracy, Cohen's kappa coefficient (k), sensitivity and specificity. The best-performing model showed a classification accuracy, k, sensitivity and specificity values of 98%, 93%, 1.00 and 0.957 respectively by optimizing model ROC metrics. The most and least influential input variables were MTS and BC, respectively. The partial dependence plots revealed the relationship between the changes in the input variables and model predictions. The findings reveal that GBM can be used to anticipate rockburst and guide decisions about support requirements before mining development.
Similar to other structures, ultimate strength values showing the maximum load that the structure can resist without damaging has great importance on ships. Therefore, increasing the ultimate strength values will be an important benefit for the structure. Low carbon steels used in ships due to their low cost and good weldability. Improving the ultimate strength values without interfering with the chemical composition to prevent of the weldability properties of these steels would be very beneficial for ships. Grain refinement via severe plastic deformation (SPD) is an essential strengthening mechanism without changing the chemical composition of metallic materials. Among SPD methods, equal channel angular pressing (ECAP) is one of the most commonly used one due to its capacity for achieving bulk ultrafine-grained (UFG) materials. When the literature is examined, it is seen that there is no study about ultimate strength calculation in ships after ECAP. Therefore, the mean purpose of this study is to apply ECAP to a shipbuilding low carbon steel to be able to achieve mechanical properties and investigate the alteration of ship hull girder grillage system's ultimate strength via finite element analysis approach. A fine-grained (FG) microstructure with a mean grain size of 6 ㎛ (initial grain size was 25 ㎛) was after ECAP. This microstructural evolution brought about a considerable increase in strength values. Both yield and tensile strength values increased from 280 MPa and 425 MPa to about 420 MPa and 785 MPa, respectively. This improvement in the strength values reflected a finite element method to determine the ultimate strength of ship hull girder grillage system. As a result of calculations, it was reached significantly higher ultimate strength values (237,876 MPa) compared the non-processed situation (192,986 MPa) on ship hull girder grillage system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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