Sulfide stress corrosion cracking (SSCC) of materials exposed to oilfield environment containing hydrogen sulfide ($H_2S$) has been recognized as a materials failure problem. Laboratory data and field experience have demonstrated that extremely low concentration of $H_2S$ may be sufficient to lead to SSC failure of susceptible materials. In some cases, $H_2S$ can act synergistically with chlorides to produce corrosion and cracking failures. SSC is a form of hydrogen embrittlement that occurs in high strength steels and in localized hard zones in weldment of susceptible materials. In the heat-affected zones adjacent to welds, there are often very narrow hard zones combined with regions of high residual stress that may become embrittled to such an extent by dissolved atomic hydrogen. On the base of understanding on sulfide stress cracking and its mechanism, SSC resistance for the several materials, those are ASTM A106 Gr B using in the oil industries, are evaluated.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.21
no.10
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pp.1694-1701
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1997
The residual safety assessment of steel structures, an important subject in practice, is given to much attention. Life prediction in the planning course of steel structures under fatigue loading is mainly based on fatigue design criteria resulting from S-N curves. But for any reason cracks have to be assumed due to fabrication failures or fatigue loading in service which can lead total fracture of structures. The life prediction can be carried out by means of fracture mechanics using Paris-Erdogan equation($da/dN=C {\cdot}{\Delta}K^m$). The paper presents results from charpy test to interpret transition behaviour of charpy energy($A_V$) in a wide temperature range and from constant-load-amplitude test to measure fatigue crack growth of various steels widely used in steel bridges since beginning of 20 centuries in Europe. In the normal service temperature range of steel bridges, the steel S355M shows higher maximum charpy energy($A_{Vmax}$) and lower transition temperature($T_{AVmax/2}$) than other steels considered. The C and m of Paris-Erdogan equation on the steels appear to be correlated, and to be affected by the R-ratios due to crack closure, especially at a low fatigue crack growth rate. Scanning electron microscopy analysis was carried out to interpret an influence of the crack closure effects on the correlation of C and m.
Jianwei Zhang;Siyuan Wang;Man Zhang;Yuping Sun;Hongwei Wang
Steel and Composite Structures
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v.52
no.3
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pp.357-376
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2024
In this paper, weakly bonded ultra-high-strength steel bars (UHSS) were used as longitudinal reinforcement in recycled aggregate concrete shear walls to achieve resilient performance. The study evaluated the repairability and hysteresis performance of shear walls before and after retrofitting. Quasi-static tests were performed on recycled aggregate concrete (RAC) and steel fiber reinforced recycled aggregate concrete (FRAC) shear walls to investigate the reparability of resilient shear walls when loaded to 1% drift ratio. Results showed that shear walls exhibited drift-hardening properties. The maximum residual drift ratio and residual crack width at 1% drift ratio were 0.107% and 0.01mm, respectively, which were within the repairable limits. Subsequently, shear walls were retrofitted with bonded X-shaped CFRP strips and steel plates wrapped at the bottom and retested. Except for a slight reduction in initial stiffness, earthquake-damaged resilient shear walls retrofitted with a composite method still had satisfactory hysteresis performance. A revised damage assessment index D, has been proposed to assess of damage degree. Moreover, finite-element analysis for the shear wall before and after retrofit retrofitting was established in OpenSees and verified with experimental results. The finite element results and test results were in good agreement. Finally, parametric analysis was performed.
The prediction and analysis procedure of fatigue damage crack growth life for a stiffener bonded composite laminate panel including center hole and edge notch damage, was studied. It was performed on the basis of fatigue damage growth test results on a laminated skin panel specimens and the analysis results of stress intensity factor for the stiffener bonded composite panel. According to the comparison between experimental test and prediction results of fatigue damage growth life, it was concluded that the residual strength and damage tolerance assessment can be carried out along to the edge notch crack growth.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2003.05a
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pp.505-511
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2003
Experimental investigation was conducted into the flexure/shear-critical behavior of earthquake-damaged reinforced concrete columns with lap splicing of longitudinal reinforcement in the plastic hinge region. Six test specimens in the aspect ratio of 2,5 were made with test parameters: confinement ratios, lap splices, and retrofitting FRP materials. They were damaged under series of artificial earthquakes of which magnitude could be compatible in Korean peninsula. Directly after the pseudo-dynamic test, damaged columns were retested under inelastic reversal cyclic loading simultaneously under a constant axial load, P=$0.1f_{ck}A_g. Residual seismic performance of damaged columns was evaluated and compared to that of the corresponding original columns. Test results show that RC bridge piers with lap-spliced longitudinal steels in the plastic hinge region appeared to fail at low ductility. This was due to the debonding of the lap splice, which resulted from insufficient development of the longitudinal steels. The specimens externally wrapped with composite FRP straps in the potential plastic hinge region indicated significant improvement both in flexural strength and displacement ductility, and strain energy ductility.
Fire is one of the most destructive powers to which a building structure can be subjected, often exposing concrete elements to elevated temperatures. The relative properties of concrete after such an exposure are of significant importance in terms of the serviceability of buildings. Unraveling the heating history of concrete and different cooling regimes is important for forensic research or to determine whether a fire-exposed concrete structure and its components are still structurally sound or not. Assessment of fire-damaged concrete structures usually starts with visual observation of colour change, cracking and spalling. Thus, it is important to know the effect of elevated temperatures on strength retention properties of concrete. This study reports the effect of elevated temperature on the mechanical properties of the concrete specimen with polypropylene fibres and cooled differently under various regimes. In the heating cycle, the specimen were subjected to elevated temperatures ranging from $200^{\circ}C$ to $800^{\circ}C$, in steps of $200^{\circ}C$ with a retention period of 1 hour. Then they were cooled to room temperature differently. The cooling regimes studied include, furnace cooling, air cooling and sudden cooling. After exposure to elevated temperatures and cooled differently, the weight loss, residual compressive and split tensile strengths retention characteristics were studied. Test results indicated that weight and both compressive and tensile strengths significantly reduce, with an increase in temperature and are strongly dependent on cooling regimes adopted.
Recently, the structural failures due to fatigue occur frequently with the increase of size of ships and offshore structures. In this respect, the assessment of fatigue life and the residual strength are very important. Currently, the smart materials technology has demonstrated a variety of possibilities for a diagnosis of structural strength and structural health condition for large structures. The benefits and feature of the MFC sensor are more flexible, durable and reliable than conventional smart material. In this study, Micro Fiber Composite (MFC) sensor for the measurement of stress intensity factor (SIF) of two dimensional cracks induced in a structure is developed. Two MFC sensors are placed in the vicinity of the crack tip close to each other with the crack tip in between them. The SIFs of Mode I($K_I$) as well as of Mode II($K_{II}$) based on the piezoelectric constitutive law and fracture mechanics are calculated. In this study, the SIF values measured by MFC sensors are compared with the theoretical results and measured value.
Ramachandra Murthy, A.;Vishnuvardhan, S.;Saravanan, M.;Gandhic, P.
Structural Engineering and Mechanics
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v.72
no.1
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pp.31-41
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2019
Structural integrity assessment of piping components is of paramount important for remaining life prediction, residual strength evaluation and for in-service inspection planning. For accurate prediction of these, a reliable fracture parameter is essential. One of the fracture parameters is stress intensity factor (SIF), which is generally preferred for high strength materials, can be evaluated by using linear elastic fracture mechanics principles. To employ available analytical and numerical procedures for fracture analysis of piping components, it takes considerable amount of time and effort. In view of this, an alternative approach to analytical and finite element analysis, a model based on relevance vector machine (RVM) is developed to predict SIF of part through crack of a piping component under fatigue loading. RVM is based on probabilistic approach and regression and it is established based on Bayesian formulation of a linear model with an appropriate prior that results in a sparse representation. Model for SIF prediction is developed by using MATLAB software wherein 70% of the data has been used for the development of RVM model and rest of the data is used for validation. The predicted SIF is found to be in good agreement with the corresponding analytical solution, and can be used for damage tolerant analysis of structural components.
Seismic performance analysis of steel-brace reinforced concrete (RC) frame using topology optimization in highly seismic region was discussed in this research. Topology optimization based on truss-like material model was used, which was to minimum volume in full-stress method. Optimized bracing systems of low-rise, mid-rise and high-rise RC frames were established, and optimized bracing systems of substructure were also gained under different constraint conditions. Thereafter, different structure models based on optimized bracing systems were proposed and applied. Last, structural strength, structural stiffness, structural ductility, collapse resistant capacity, collapse probability and demolition probability were studied. Moreover, the brace buckling was discussed. The results show that bracing system of RC frame could be derived using topology optimization, and bracing system based on truss-like model could help to resolve numerical instabilities. Bracing system of topology optimization was more effective to enhance structural stiffness and strength, especially in mid-rise and high-rise frames. Moreover, bracing system of topology optimization contributes to increase collapse resistant capacity, as well as reduces collapse probability and accumulated demolition probability. However, brace buckling might weaken beneficial effects.
The feasibility of using stress-wave technique in the transverse direction for the assessment of early stages of decay was investigated using compression test specimens having different annual ring orientations subjected to decay by Tyromyces palustris for various time intervals. Decay detection, quantitative assessment of decay, and the prediction of residual strength of decayed wood with less than five percent weight loss can be feasible using stress-wave parameters (wave velocity, wave impedance, and stress-wave elasticity) and their percent reduction due to decay, measured by stress-wave technique in the transverse direction. The use of stress-wave technique in the transverse direction for the application of this technique to structural members in service is desirable, when considering the easiness of attachment of accelerometers of stress-wave measuring device on the surface of members and also accurate detection of localized decayed areas. In stress-wave technique in the transverse direction, stress-wave parameters measured were different according to the angles between wave propagation path and annual ring, due to the anisotropy of wood structure. Therefore, it is recommended to use percent reduction in stress-wave parameters instead of stress-wave parameters. This evaluation method using percent reduction in stress-wave parameters is ideal when it is impossible to observe annual ring orientation on the transverse surface of wood.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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