In most cases strengthening reinforced concrete columns exposed to high strain rate is to be expected especially within weak designed structures. A special type of loading is instantaneous loading. Rapid loading can be observed in structural columns exposed to axial loads (e.g., caused by the weight of the upper floors during a vertical earthquake and loads caused by damage and collapse of upper floors and pillars of bridges).Subsequently, this study examines the behavior of reinforced concrete columns under rapid loading so as to understand patterns of failure mechanism, failure capacity and strain rate using finite element code. And examines the behavior of reinforced concrete columns at different support conditions and various loading rate, where the concrete columns were reinforced using various counts of FRP (Fiber Reinforcement Polymer) layers with different lengths. The results were compared against other experimental outcomes and the CEB-FIP formula code for considering the dynamic strength increasing factor for concrete materials. This study reveals that the finite element behavior and failure mode, where the results show that the bearing capacity increased with increasing the loading rate. CFRP layers increased the bearing capacity by 20% and also increased the strain capacity by 50% through confining the concrete.
In this research, we developed a computer program that designs a centrifugal impeller and diffuser, and predicts the far-field noise from the impeller. To design the impeller optimally, the TEIS model, which was originally developed by Japkise(1985), and the mean-line analysis are combined to predict the performance and design the optimal impeller simultaneously. The geometric configurations are provided by a GUI software (iDesignComp). The noise from impeller can be computed by the rapid loading procedure, which generates a surface between two blades and calculates the pressure distributions on the suction and pressure sides. The steady loading noise is computed by the rotating dipole source distribution via Ffowcs Williams & Hawkings equation.
Fracture behavior of concrete subjected to dynamic loading is affected by loading rate and strain rate. In this study, compressive strength properties according to strain rate of fiber reinforced cement composites by rapid loading with 500Ton rapid loading test machine was analyzed.
The thermomechanical characteristics were evaluated for 17-4PH stainless steel widely used in supersonic airframe subjected to both aerodynamic loading and heating. The thermomechanical tests were conducted under both elevated temperature and rapid heating condition from $1^{\circ}C/sec\;to\;28^{\circ}C/sec$. The thermomechanical behaviors under rapid heating were compared with those of elevated temperature after 1/2 hour exposure in terms of yield stress to investigate the influence of heating rates. A heating rate-yield temperature parameter was suggested for rapid heating based on time-temperature parameters, and master yield stress curve was obtained by using these parameters. The experimental results and methodology from this study can be used as basic engineering data when designing supersonic vehicle structures subjected to aerodynamic loading and severe heating environment.
Chen, Shao J.;Yin, Da W.;Jiang, N.;Wang, F.;Guo, Wei J.
Geomechanics and Engineering
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제17권4호
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pp.333-342
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2019
Geological dynamic hazards during coal mining can be caused by the failure of a composite system consisting of roof rock and coal layers, subject to different loading rates due to different advancing velocities in the working face. In this paper, the uniaxial compression test simulations on the composite rock-coal layers were performed using $PFC^{2D}$ software and especially the effects of loading rate on the stress-strain behavior, strength characteristics and crack nucleation, propagation and coalescence in a composite layer were analyzed. In addition, considering the composite layer, the mechanisms for the advanced bore decompression in coal to prevent the geological dynamic hazards at a rapid advancing velocity of working face were explored. The uniaxial compressive strength and peak strain are found to increase with the increase of loading rate. After post-peak point, the stress-strain curve shows a steep stepped drop at a low loading rate, while the stress-strain curve exhibits a slowly progressive decrease at a high loading rate. The cracking mainly occurs within coal, and no apparent cracking is observed for rock. While at a high loading rate, the rock near the bedding plane is damaged by rapid crack propagation in coal. The cracking pattern is not a single shear zone, but exhibits as two simultaneously propagating shear zones in a "X" shape. Following this, the coal breaks into many pieces and the fragment size and number increase with loading rate. Whereas a low loading rate promotes the development of tensile crack, the failure pattern shows a V-shaped hybrid shear and tensile failure. The shear failure becomes dominant with an increasing loading rate. Meanwhile, with the increase of loading rate, the width of the main shear failure zone increases. Moreover, the advanced bore decompression changes the physical property and energy accumulation conditions of the composite layer, which increases the strain energy dissipation, and the occurrence possibility of geological dynamic hazards is reduced at a rapid advancing velocity of working face.
본 연구에서는 외력과 열을 동시에 받는 판구조에 대하여 구조적 강도를 평가하기 위하여 열응력 해석 및 열기계적 실험을 수행하였다. 초음속 비행체의 날개 유사 모델인 판구조에 대한 열 및 외력 환경구현을 위하여 석영램프를 이용한 복사가열기와 하중부가 시스템을 사용하였으며, 소성을 가미한 탄소성 유한요소 해석을 병행하여 열기계적 거동을 파악하였다. 시험은 외력 유지 상태에서 일정 온도 유지환경과 10 ℃/sec의 가열률 환경하에서 이루어졌다. 해석 및 실험에 의한 결과들을 이용하여 가열환경에 따른 구조물의 거동 특성을 파악하였으며, 상온에서의 구조강도 결과와 비교 고찰하였다. 본 연구를 통하여 초음속 비행체와 같이 외력과 열 환경을 경험하는 구조물에 대한 실험 및 해석적 방법을 제시하였고, 획득된 자료들은 비행체 내열 구조 설계시 열적 강도 판단의 참고자료로 활용될 수 있을 것이다.
The behavior of bridge column under multi-directional loading as well as uni-directional loading need to be studied because bridge columns will be subjected to the multi-directional cyclic loading during a strong earthquake. To evaluate the capacity of columns, uni-axial cyclic loading tests and bi-axial alternate cyclic loading tests were carried out. The number of cycles of alternate bi-axial loading were determined considering the ratio of natural frequencies in two orthogonal directions. From the test results, strength degradation and ductility reduction were observed in biaxial loading conditions. Their rates were found to be more rapid in the loading pattern that was determined considering the different natural frequencies.
A three dimensional finite element model was used to simulate rapid impact compaction (RIC) in loose granular soils using ABAQUS software for one impact point. The behavior of soil under impact loading was expressed using a cap-plasticity model. Numerical modeling was done for a site in Assalouyeh petrochemical complex in southern Iran to verify the results. In-situ settlements per blow were compared to those in the numerical model. Measurements of improvement by depth were obtained from the in-situ standard penetration, plate loading, and large density tests and were compared with the numerical model results. Contours of the equal relative density clearly showed the efficiency of RIC laterally and at depth. Plastic volumetric strains below the anvil and the effect of RIC set indicated that a set of 10 mm can be considered to be a threshold value for soil improvement using this method. The results showed that RIC strongly improved the soil up to 2 m in depth and commonly influenced the soil up to depths of 4 m.
Gravel ballasted tracks are used as a basic structure for the domestic railway tracks. However, such kind of tracks has few disadvantages with service life of the structure, such as rapid deterioration of the tracks. Due to this reason, there is a need to develop low maintenance track to improve the service life of the conventional line tracks. CMP paved tacks are one of the kind of concrete tracks those were manufactured by using the prepacked concrete techniques. The purpose to develop paved tracks is to reduce the maintenance cost. The most important controlling factors to design the paved tracks are surrounding environmental condition and repeated train loading. In this study, in order to investigate the deformation characteristics such as displacement, earth pressure, strain ratio, and crack along the repeated loading cycle, cyclic loading test through real scale model was carried out.
In performing the dynamic analysis, the step size used in a step-by-step integration method might be much smaller than that required by the accuracy consideration in order to capture the rapid chances of dynamic loading or to eliminate the linearization errors. It was first found by Chen and Robinson that these difficulties might be overcome by integrating the equations of motion with respect to time once. A further study of this technique is conducted herein. This include the theoretical evaluation and comparison of the capability to capture the rapid changes of dynamic loading if using the constant average acceleration method and its integral form and the exploration of the superiority of the time integration to reduce the linearization error. In addition, its advantage in the solution of the impact problems or the wave propagation problems is also numerically demonstrated. It seems that this time integration technique can be applicable to all the currently available direct integration methods.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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