The present study deals with the repair of composite structures by bonding composite patches. The composite structure is a carbon/epoxy laminate with stacking sequence [45/-45/0/90]S. The damaged zone is simulated by a central crack and repaired by bonding symmetrical composite patches. The repair is carried out using composite patches laminated from the same elemental folds as those of the cracked specimen. Three-dimensional finite element method is used to determine the energy release rate along the front of repaired crack. The effects of the repair technique used single or double patch, the stacking sequence of the cracked composite patch and the adhesive properties were highlighted on the variations of the fracture energy in mode I and mixed mode I + II loading.
In this paper, to access the suitability of recycled aggregate for structural applications, concrete strength i.e., compressive, tensile and flexural strength were evaluated and compared with those specimens made of natural aggregates. Test results indicated that 30 to 42% of the mentioned strength decreases. To study the performance of frame structures made of recycled aggregate concrete (RAC) two reinforced RAC frames were prepared and tested under monotonic loading. The joint regions of one of the RAC frame were casted with micro-concrete. A reference specimen was also prepared using natural aggregate concrete (NAC) and subjected to a similar loading condition. The RAC frame resulted in a brittle mode of failure as compared to NAC frame. However, the presence of a micro-concrete at the joint region of an RAC frame improved the damage tolerance and load resisting capacity. Seismic parameter such as energy dissipation, ductility and stiffness also improves. Conclusively, strengthening of joint region using micro-concrete is found to have a significant contribution in improving the seismic performance of an RAC frame.
본 논문에서는 폭발하중을 받는 부재의 저항성능 평가를 위한 모멘트-곡률 관계 기반 수치해석 기법을 소개한다. 직접전단 파괴 모드를 고려하기 위하여 경험적인 직접전단응력-슬립양 관계를 기반으로 하는 무차원 스프링 요소를 도입하였다. 재료에 대해 정의된 동적증가계수 식을 바탕으로 단면의 모멘트-곡률 관계에 직접적으로 적용가능한 단면의 곡률 변화율에 따른 동적증가계수 식을 제작하였다. 또한 부착슬립의 영향을 고려하기 위하여 소성힌지영역 내에 등가 휨강성을 도입하였다. 제안된 수치해석 모델의 타당성 검증을 위하여 실험결과와의 비교연구를 수행하였으며, 단자유도계 모델의 해석결과와의 비교를 통해 본 수치해석 모델의 우수성을 확인하였다. P-I 선도를 제작하여 부재의 휨 파괴 및 직접전단 파괴에 대한 저항성능을 평가하였으며, 매개변수 연구를 수행하여 P-I 선도 및 저항성능의 변화를 확인하였다.
The internal crack propagation, the failure mode and ultimate load bearing capacity of the steel-concrete-steel composite beam under the four-point-bend loading is investigated by the numerical simulation. The results of load - displacement curve and failure mode are in good agreement with experiment. In order to study the failure mechanism, the composite beam has been modeled, which part interface interaction between steel and concrete is considered. The results indicate that there are two failure modes: (a) When the strength of the interface is lower than that of the concrete, failure happens at the interface of steel and concrete; (b) When the strength of the interface is higher than that of the concrete, the failure modes is cohesion failure, i.e., and concrete are stripped because of the shear cracks at concrete edge.
In the present study, a series of physical experiments and numerical simulations were conducted to investigate the effects of mode I and mixed-mode I/II cracks on the fracture modes and stability of roadway tunnel models. The experiments and simulations incorporated different inclination angle flaws under both static and dynamic loads. The quasi-static and dynamic testing were conducted by using an electro-hydraulic servo control device and drop weight impact system (DWIS), and the failure process was simulated by using rock failure process analysis (RFPA) and AUTODYN software. The stress intensity factor was also calculated to evaluate the stability of the flawed roadway tunnel models by using ABAQUS software. According to comparisons between the test and numerical results, it is observed that for flawed roadways with a single radical crack and inclination angle of 45°, the static and dynamic stability are the lowest relative to other angles of fractured rock masses. For mixed-mode I/II cracks in flawed roadway tunnel models under dynamic loading, a wing crack is produced and the pre-existing cracks increase the stress concentration factor in the right part of the specimen, but this factor will not be larger than the maximum principal stress region in the roadway tunnel models. Additionally, damage to the sidewalls will be involved in the flawed roadway tunnel models under static loads.
암석 시료가 파괴될 때에 발생되는 AE신호는 미세한 균열 발생시의 갑작스런 변형에너지 해바에 기인한다. 압전 압력형 탐촉자와 다채널 기록장치를 이용하여 AE 신호파를 기록하여 분석하므로 외적인 하중조건과 그에 따른 미세균열의 특징에 대하여 연구하였다. 연구결과 미세균열의 체적은 수 $\mu\textrm{m}^3$ 내지 $150,000\mu\textrm{m}^3$로 산출되어서 그 크기가 넓은 범위로 분포하였고 인장형 미세균열이 대체적으로 전단형 보다 큰 체적을 보였다. 또한, 균열원에서의 에너지 강도는 모드 I 하중조건하에서 발생하는 AE 신호가 혼합모드 조건하에서 발생한 신호보다 약 3배정도 크게 나타났으나,시료가 파괴되는 동안 기록된 AE 신호의 숫자는 반대로 모드 I의 경우가 혼합모드의 25%에 불과하였다. 이러한 사실은 같은 크기의 파괴면을 형성하는데 필요한 에너지 요구량이 대체적으로 동일함을 암시하는 것으로 보인다.
본 연구에서는 돈사 폐수내의 인과 질소를 함께 결정화하여 회수하고 그 상등액을 전기분해 시키는 회분식 돈사 폐수공정에서의 오염물질 부하량과 수처리시간 변화에 따른 처리효율의 변화 및 각 오염물질 제거특성을 파악하였다. Struvite 형성을 위한 Mg원으로는 $MgCl_2$를 사용하였고 주입량은 폐수내 인 기준 1.3 Mole이었다. 총 4개의 운전(Run I, II, III, IV)에서 얻어진 평균 제거효율과 그 제거특성을 분석한 결과 인의 경우 부하량 변화에 따른 처리효율의 변화는 관찰되지 않았으며 제거의 주요 역할을 하는 반응조는 Struvite 반응조로서 적정 Mg원만 제공된다면 pH 조절제 첨가 없이 폭기만으로도 부하량에 관계없이 88% 이상의 제거가 MAP 형성을 통해 얻어지는 것으로 나타났다. 높은 암모니아성 질소 제거효율을 유지하기 위한 적정 부하량은 약 100g/$m^3$.d로서 동 부하량 이하에서는 부하량이 증가함에 따라 제거량도 증가하면서 90% 이상의 높은 효율과 일정한 제거특성을 보인 반면 그 이상에서는 불안정한 제거특성을 나타내면서 제거효율이 감소하였다. TOCs의 경우에는 부하량 변화에 따른 처리효율 변화는 관찰되지 않았으며, 그 제거효율은 수처리 시간에 의존적인 것으로 나타났다 ($r^2$ = 0.97). 색도 제거 효율은 전기분해조 용적기준 수처리시간 2일 이상에서 94%의 매우 높고 일정한 효율을 얻을 수 있었다.
A rotordynamic analysis is performed with a motor-bull gear rotor system supported on two partial bearings, which is intended to drive a high-speed turbo-chiller compressor impeller shaft through its built-in pinion gear. The motor-bull gear rotor system has a rated speed of 3,600 rpm, and is modeled utilizing the finite element method for analysis. As loadings on the bearings due to the gear action are significant in the system considered, each resultant bearing load is calculated statically by considering the generalized forces of the gear action as well as the rotor itself. The two support partial bearings are designed to take their varying loads along with their varying load angles, and they are also analyzed to give their rotordynamic coefficients. Then, a complex rotordynamic analysis of the motor-bull gear rotor-bearing system is carried out to evaluate its whirl natural frequencies and mode shapes and unbalance responses under various loading conditions. Results show that the bearings and entire rotor system are well designed regradless of operating conditions, i.e., loads and operating speeds.
This study explores the failure mechanisms of 'I' shaped non-persistent cracks under uniaxial loads through a combination of experimental tests and numerical simulations. Concrete specimens measuring 200 mm×200 mm×50 mm were manufactured, featuring 'I' shaped non-persistent joints. The number of these joints varied from one to three, with angles set at 0, 30, 60, and 90 degrees. Twelve configurations, differing in the placement of pre-existing joints, were considered, where larger joints measured 80 mm in length and smaller cracks persisted for 20 mm with a 1 mm crack opening. Numerical models were developed for the 12 specimens, and loading in Y-axis direction was 0.05 mm/min, considering a concrete tensile strength of 5 MPa. Results reveal that crack starting was primarily influenced by the slope of joint that lacks persistence in relation to the loading direction and the number of joints. The compressive strength of the samples exhibited variations based on joint layout and failure mode. The study reveals a correlation between the failure behavior of joints and the number of induced tensile fracture, which increased with higher joint angles. Specimen strength increased with decreasing joint angles and numbers. The strength and failure processes exhibited similarities in both laboratory testing and numerical modeling methods.
Fatigue crack initiation and propagation behavior under cyclic biaxial loading has been investigated using thin-walled tubular specimen with a hole. Two types of biaxial loading system, i.e. cyclic tensile loading with super-imposed static torsional load and cyclic torsional loading with superimposed static tensile load, with various values of the biaxial loading ratio, $\tau$ s/ $\sigma$ max (or $\tau$ max/ $\sigma$s) were employed. Fatigue tests show that fatigue crack near the hole initiates and propagates at 900 and 450 direction to the longitudinal direction of the specimen under cyclic tensile and torsion loading with static biaxial stress, respectively, and the static biaxial stress doesn't have any great influence on fatigue crack initiation and growth direction. Stress analysis near the hole of the specimen shows that the crack around the hole initiates along the plane of maximum tangential stress range. Fatigue crack growth rates were evaluated as functions of equivalent stress intensity factor range, strain energy density factor range and crack tip opening displacement vector, respectively. It is shown that the biaxial mode fatigue crack growth rates can be relatively consistently predicted with these cyclic parameters.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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