Ti-50.9at%Ni wires were welded using pulsed YAG laser. The laser welded wires were tested for investigating the shape memo교 effect and the ability of super elasticity. The fatigue properties of the welded wires were investigated using the rotary bending fatigue tester specially designed for wires. Moreover, the effect of defocusing distance during laser welding on the static and fatigue properties was investigated. The shape memory effect and super elasticity of the laser welded wires were approximately identical with that of base metal at the test temperature below 353K. However, the welded wires were broken within elastic limit at the test temperature above 353k. Under the cyclic bending loading conditions, the welded wires could be useful only below the elastic limit, while the base metal had sufficient fatigue life even the stress induced M-phase region. The fatigue strength of the welded wires was about half of that of the base metal. The deterioration of the static and fatigue properties in the welded wires was proven to be from the large difference of the transformation behavior between the base metal and welded part that is caused by vaporization of Ni-content at the welded part during the welding process. The defocusing distance below 3mm acted more largely on lowering the strength of the welded wires than that of 6mm or 8mm.
Le, Chan Hoang;Nguyen, Quang Sang;Park, Hoon Cheol
Smart Structures and Systems
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v.10
no.6
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pp.501-515
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2012
We design and test a shape memory alloy (SMA)-based actuation system that can be used to propel a fish robot. The actuator in the system is composed of a 0.1 mm diameter SMA wire, a 0.5 mm-thick glass/epoxy composite strip, and a fixture frame. The SMA wire is installed in a pre-bent composite strip that provides initial tension to the SMA wire. The actuator can produce a blocking force of about 200 gram force (gf) and displacement of 3.5 mm at the center of the glass/epoxy strip for an 8 V application. The bending motion of the actuator is converted into the tail-beat motion of a fish robot through a linkage system. The fish robot is evaluated by measuring the tail-beat angle, swimming speed, and thrust produced by the tail-beat motion. The tail-beat angle is about $20^{\circ}$, the maximum swimming speed is about 1.6 cm/s, and the measured average thrust is about 0.4 gf when the fish robot is operated at 0.9 Hz.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.23
no.1
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pp.130-137
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2019
Precast concrete (PC) structure is one of the type of the structures which is made in a facility prior to installing it to a construction field. The contact surfaces between two PC structures should be treated for obtaining enough binding force by inducing prestressing force. However, in the many cases, the contact surface causes the crack and leakage of water. These cracks and water leakage can cause the corrosion of the rebar, and the corrosion of the rebar can severely reduce the long-term durability. In this study, the SMA wire connector is suggested to solve the problem with the contact surfaces between two PC structures. The pull-out resistance of the suggested SMA wire connector is evaluated by conducting the tests to find the effect of the number of wires, shape of connector part, and shape memory effect. As a result of this study, the empirical formula is suggested to estimate the pull-out resistance related with the effects of the shape of the connector, shape memory effect, and the adhesive force. The validity between the estimated pull-out resistance and the measured value is confirmed.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2003.04a
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pp.18-21
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2003
The effect of interface bonding strength on the recovery force of SMA wire reinforced polymer matrix composites was investigated by pullout test. Firstly, the recovery forces and transformation temperatures of various prestrained SMA wires were measured and 5% prestrained SMA wires were prepared for the reinforcements of composites. EPDM incorporated with 20vol% silicon carbide particles(SiCp) of 6, 12, $60{mutextrm{m}}$ size were used as matrix. Pullout test results showed that the interface bonding strength increased when the SiCp size decreased due to the increase of elastic modulus of matrix. Cyclic test of composites was performed through control of DC current at the constant displacement mode. The abrupt decrease of recovery force during cycle test at high current was occurred by thermal degradation of matrix. This was in good agreement with temperature related in the thermal degradation of matrix. The hysteresis of recovery force with respect to the temperature was compared between wire and composite and the hysterisis of composites was smaller than the wire due to less thermal conduction.
In this paper, the thermal buckling and postbuckling behaviour of composite beam with embedded shape memory alloy (SMA) wires are investigated experimentally and analytically. The results of thermal buckling tests on uniformly heated, clamped, composite beam embedded with SMA wire actuators are presented and discussed in consideration of geometric imperfections, slenderness ratio of beam and embedding position of SMA wire actuators. The shape recovery force can reduce the thermal expansion of composite laminated beam, which result in increment of the critical buckling temperature and reduction of the lateral deflection of postbuckling behaviours. It is presented quantitatively on the temperature-load-deflection behaviour records how the shape recovery force affects the thermal buckling. The cross tangential method is suggested to calculate the critical buckling temperature on the temperature-deflection plot. Based on the experimental analysis, the new formula is also proposed to describe the critical buckling temperature of a laminated composite beam with embedded SMA wire actuators.
Contreras, Michael T.;Pasala, Dharma Theja Reddy;Nagarajaiah, Satish
Smart Structures and Systems
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v.13
no.2
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pp.219-233
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2014
In a companion paper, Pasala and Nagarajaiah analytically and experimentally validate the Adaptive Length Pendulum Smart Tuned Mass Damper (ALP-STMD) on a primary structure (2 story steel structure) whose frequencies are time invariant (Pasala and Nagarajaiah 2012). In this paper, the ALP-STMD effectiveness on a primary structure whose frequencies are time varying is studied experimentally. This study experimentally validates the ability of an ALP-STMD to adequately control a structural system in the presence of real time changes in primary stiffness that are detected by a real time observer based system identification. The experiments implement the newly developed Adaptive Length Pendulum Smart Tuned Mass Damper (ALP-STMD) which was first introduced and developed by Nagarajaiah (2009), Nagarajaiah and Pasala (2010) and Nagarajaiah et al. (2010). The ALP-STMD employs a mass pendulum of variable length which can be tuned in real time to the parameters of the system using sensor feedback. The tuning action is made possible by applying a current to a shape memory alloy wire changing the effective length that supports the damper mass assembly in real time. Once a stiffness change in the structural system is detected by an open loop observer, the ALP-STMD is re-tuned to the modified system parameters which successfully reduce the response of the primary system. Significant performance improvement is illustrated for the stiffness modified system, which undergoes the re-tuning adaptation, when compared to the stiffness modified system without adaptive re-tuning.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.43
no.4
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pp.413-420
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2023
Among the seismic structures for reducing earthquake damage, the seismic control structure is a technology that can efficiently improve seismic performance and secure economic feasibility by simply applying a damper. However, existing dampers have limitations in terms of durability due to required seismic performance and material plasticity. In this study, we proposed a polyurethane damper with enhanced recovery characteristics by applying precompression to polyurethane, which basically shows elastic characteristics, and applying superelastic shape memory alloy (SSMA). To verify the characteristics of the polyurethane damper, the concept was first established, and the design details were completed by selecting SSMA and steel, and selecting the precompression size as design variables. In addition, structural tests were conducted to derive response behavior and analyze force resistance performance, residual displacement, recovery rate, and energy dissipation capacity. As a result of the analysis, the polyurethane damper showed that various performances improved when the SSMA wire was applied and the precompression increased.
Park, Yong-Kwon;Lee, Yeon-Hun;Yang, Dong-Wook;Lim, Hyeon-Sik;Chung, Young-Soo
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2010.05a
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pp.129-130
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2010
Lap splice of longitudinal reinforcing steels was located in the plastic hinge region of most bridge piers that had been designed and constructed before the adoption of the 1992 seismic design provision of Korea Highway Design Specification. This research aims at improving the seismic performance of reinforced concrete bridge piers with lap-spliced longitudinal steels, of which the plastic hinge region was wrapped by the shape memory alloy (SMA) wires. Quasi-static test was used to investigate the seismic behaviours of RC test specimens.
This paper studies the influence of parameters of a novel SMA helical spring energy dissipation brace on the seismic resistance of a frame structure. The force-displacement relationship of the SMA springs is established mathematically based on a multilinear constitutive model of the SMA material. Four SMA helical springs are fabricated, and the force-displacement relationship curves of the SMA springs are obtained via tension tests. A numerical dynamic model of a two-floor frame with spring energy dissipation braces is constructed and evaluated via vibration table tests. Then, two spring parameters, namely, the ratio of the helical spring diameter to the wire diameter and the pre-stretch length, are selected to investigate their influences on the seismic responses of the frame structure. The simulation results demonstrate that the optimal ratio of the helical spring diameter to the wire diameter can be found to minimize the absolute acceleration and the relative displacement of the frame structure. Meanwhile, if the pre-stretch length is assigned a suitable value, excellent vibration reduction performance can be realized. Compared with the frame structure without braces, the frames with spring braces exhibit highly satisfactory seismic resistance performance under various earthquake waves. However, it is necessary to select an SMA spring with optimal parameters for realizing optimal vibration reduction performance.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2010.04a
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pp.343-346
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2010
형상기억합금이 삽입된 복합체는 힌지나 추가적 작동기 없이 그 자체로서 지능 구조의 역할을 할 수 있어 많은 분야에서 활발히 연구되고 있다. 본 논문에서는 형상기억합금(Shape Memory Alloy) 선이 삽입된 $\cap$자형 복합재를 제안하고, 형상기억합금과 모재가 정해진 경우의 곡률 변화에 영향을 주는 주요 설계 변수를 복합재의 너비, 두께, 형상기억합금의 편심률을 설계변수로 가정하고 유한요소 해석과 패널 제작 및 실험을 통해 검증한다. 먼저 라고다스(Lagoudas)모델을 형상기억합금의 구성방정식으로 이용한 유한요소해석모델을 구성하여 수치해석을 수행하고, 11 종류의 형상기억합금 선이 삽입된 유리섬유강화복합재(Glass Fiber Reinforced Plastic) 패널을 제작하여 열하중에 따른 곡률변화를 관찰한다. 해석결과와 실험결과의 비교를 통해 해석모델의 타당성을 검증하며, 해석을 통해 각 설계 변수들의 곡률변화에 대한 영향을 파악한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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