Dynamic shear tests for the tough-pitch copper at high strain and high strain rate was performed. The Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) compression test system was modified to yield a shear deformation in the specimen. Hat-shaped specimens for the tough-pitch copper were adopted to generate high strain of γ=3~4 and high strain-rate of γ= 10$^4$/s. The dynamic analysis by ABAQUS 5.5/EXPLICIT code verified that shear zone can be localized in hat-shaped specimens. A proper impact velocity and the axial length of the shear localization region wert determined through the elastic wave analysis. The displacement in a hat-shaped specimen is limited by a spacer ring which was installed between the specimen and the incident bar. The shear bands were obtained by measuring the direction of shear deformation and the width of deformed grain in the shear zone. The decrease of specimen length has been measured on the optical displacement transducer. Dynamic shear stress-strain relations in the tough-pitch copper were obtained at two strain-rates.
In the tensile loading of sheet metals made from polycrystalline aluminum alloys, a single deformation band appears inclined to the elongation axis in the early stage of plastic deformation, and symmetric double bands are observed in the later stage. This character of the localized deformation bands has been analyzed by a perturbation method. Macroscopic slip modes composed of slip planes and slip directions were assumed to describe the tensile and shear strains. Along time integration path, the value of the perturbation growth parameter was checked to find at which angle to the elongation axis the localized deformation bands are generated. It was shown that the mode of the localized deformation is related to asymmetry of material property.
The microstructural and textural development during rolling is compared in two Hadifield's steels (high Mn steel), one having low carbon content (0.65 wt.%) and the other high carbon (1.35 wt.%).In low carbon Hadfield's steel (LCHS) mixed microstructures are formed which contain intrinsic stacking faults, deformation twins, and brass type shear bands. The deformation twins are thought to be formed by the stacking of intrinsic stacking faults. The similar development to 70-30 brass texture is observed in early deformation. However the abnormal texture is developed after 40 % deformation, which is thought to be due to the martensite phase transformation. In high carbon Hadfield's steel (HCHS) mixed substructures of dislocation tangles, deformation twins, and shear bands (both copper and brass type) are found to develop. The texture development is similar to that of 70-30 brass. This is consistant with no carbon segregation and no martensitic phase transformation in HCHS. In spite of the difference of substructure and texture development during rolling in two steels, the difference in stacking fault energy is measured to be small ($2 mJm^-2$). The carbon segregation is only occurred in LCHS. Thus it is thought that the carbon segregation influence the microstructure and texture development during rolling. This is related with martensite phase transformation in LCHS.
We investigated the cryogenic temperature plasticity of a bulk amorphous alloy. Experiments showed that as temperature decreases, the plasticity of the alloy increases, such that the alloy exhibited ~20% of plastic strain when tested at $-196^{\circ}C$. This enhancement in the plasticity at cryogenic temperatures was associated with the formation of abundant shear bands distributed uniformly over the entire surface of the sample. Nonetheless, the serrations, the characteristic feature of the plastic deformation of amorphous alloys, were unclear at $-196^{\circ}C$. In this study, both the enhanced plasticity and the unclear serrations exhibited by the amorphous alloy at cryogenic temperatures were clarified by exploring shear banding behaviors in the context of the velocity and the viscosity of a propagating shear band.
The fracture behaviors of Zr-based bulk amorphous metals(BAMs) having compositions of $Zr_{55}Al_{10}Ni_{5}Cu_{30}$, were investigated under impact loading and quasi-static conditions. For experiments, a newly devised instrumented impact testing apparatus and the subsize Charpy specimens were used. The influences of loading rate and the notch shape on the fracture behavior of the Zr-based BAM were examined. The Zr-based BAMs showed an elastic deformation behavior without any plastic deformation on it before fracture. Most fracture energies were absorbed in the process of the crack initiation. The maximum load and fracture absorbed energy under quasi-static condition were larger than those under impact condition. However, there existed relatively insignificant notch shape effect. Fracture surfaces under impact loading were smoother than those under quasi-static loading. The absorbed fracture energy appeared differently depending on the extent of the vein-like pattern region due to the shear bands developed at the notch tip. It can be found that the fracture energy of the Zr-Al-Ni-Cu alloy is closely related with the development of shear bands during fracture.
Zr-based amorphous alloy matrix composites reinforced with tantalum continuous fibers were fabricated by liquid pressing process, and their microstructures and mechanical properties were investigated. About 60 vol.% of tantalum fibers were homogeneously distributed inside the amorphous matrix, which contained a small amount of polygonal crystalline particles. The ductility of the tantalum-continuous-fiber-reinforced composite under tensile or compressive loading was dramatically improved over that of the monolithic amorphous alloy, while maintaining high strength. The consequential observation of the tensile deformation and fracture behavior of the composite showed the formation of multiple shear bands and multiple necking, crack deflection in the amorphous matrix, and obstruction of crack propagation by ductile fibers, thereby resulting in very high tensile elongation of 7.2%. These findings suggested that the liquid pressing process was useful for the development of amorphous matrix composites with improved ductility.
Shemirani, Alireza Bagher;Sarfarazi, Vahab;Haeri, Hadi;Marji, Mohammad Fatehi;Hosseini, Seyed shahin
Computers and Concrete
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v.21
no.2
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pp.189-197
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2018
A discrete element approach is used to investigate the effects of confining stress on the shear behaviour of joint's bridge area. A punch-through shear test is used to model the concrete cracks under different shear and confining stresses. Assuming a plane strain condition, special rectangular models are prepared with dimension of $75mm{\times}100mm$. Within the specimen model and near its four corners, four equally spaced vertical notches of the same depths are provided so that the central portion of the model remains intact. The lengths of notches are 35 mm. and these models are sequentially subjected to different confining pressures ranging from 2.5 to 15 MPa. The axial load is applied to the punch through the central portion of the model. This testing and models show that the failure process is mostly governed by the confining pressure. The shear strengths of the specimens are related to the fracture pattern and failure mechanism of the discontinuities. The shear behaviour of discontinuities is related to the number of induced shear bands which are increased by increasing the confining pressure while the cracks propagation lengths are decreased. The failure stress and the crack initiation stress both are increased due to confining pressure increase. As a whole, the mechanisms of brittle shear failure changes to that of the progressive failure by increasing the confining pressure.
In this paper, the shear behavior of soft filling in rectangular-hollow concrete specimens was simulated using the 2D particle flow code (PFC2D). The laboratory-measured properties were used to calibrate some PFC2D micro-properties for modeling the behavior of geo-materials. The dimensions of prepared and modeled samples were 100 mm×100 mm. Some disc type narrow bands were removed from the central part of the model and different lengths of bridge areas (i.e., the distance between internal tips of two joints) with lengths of 30 mm, 50 mm, and 70 mm were produced. Then, the middle of the rectangular hollow was filled with cement material. Three filling sizes with dimensions of 5 mm×5 mm, 10 mm×5 mm, and 15 mm×5 mm were provided for different modeled samples. The parallel bond model was used to calibrate and re-produce these modeled specimens. Therefore, totally, 9 different types of samples were designed for the shear tests in PFC2D. The shear load was gradually applied to the model under a constant loading condition of 3 MPa (σc/3). The loading was continued till shear failure occur in the modeled concrete specimens. It has been shown that both tensile and shear cracks may occur in the fillings. The shear cracks mainly initiated from the crack (joint) tips and coalesced with another one. The shear displacements and shear strengths were both increased as the filling dimensions increased (for the case of a bridge area with a particular fixed length).
In this study, fatigue properties and crack growth characteristics of a polycarbonate (PC) were examined during cyclic loading at various mean stress (${\sigma}_{amp}$) and stress amplitude (${\sigma}_{mean}$) conditions. Different S vs. N and da/dN vs. ${\Delta}K$ relations were obtained depending on the loading condition. The higher fatigue strength and the higher resistance of crack growth are seen for the PC samples cyclically loaded at the higher mean stress and lower stress amplitude due to the low crack driving force. Non-linear S - N relationship was detected in the examination of the fatigue properties with changing the mean stress. This is attributed to the different crack growth rate (longer fatigue life): the sample loaded at the high mean stress with lower stress amplitude. Even if the higher stress amplitude, the low fatigue properties are obtained for the sample loaded at the higher mean stress. This was due to the accumulated strain energy to the sample, where severe plastic deformation occurs instead of crack growth (plasticity-induced crack closure). Shear bands and discontinuous crack growth band (DGB) are observed clearly on the fracture surfaces of the sample cyclically loaded at the high stress amplitude, where the lower the ${\sigma}_{mean}$, the narrower the shear band and DGB. On the other hand, final fracture occurred instantly immediately after the short crack growth occurs in the PC sample loaded at the high mean with the low ${\sigma}_{amp}$, i.e., tear fracture, in which the shear bands and DGB are not seen clearly.
Thinned, small larch logs have small diameters and no value-added final use, except as wood chips, pallets, or fuel wood, which are products with very low economic value; however, their mechanical strength is suitable for structural applications. In this study, small larch logs were sawed, dried, and cut into square timbers (with a $90mm{\times}90mm$ cross section) that were laterally glued to form core panels used to manufacture cross-laminated timber (CLT) wall panels. The surface and back of these core panels were covered with 12-mm-thick structural plywood panels, used as cross bands to obtain three-ply CLT wall panels. This attachment procedure was conducted in two different ways: gluing and pressing (CGCLT) or gluing and nailing (NGCLT). The size of the as-manufactured CLT panels was $1,220mm{\times}2,440mm$, the same as that of the plywood panels. The final wall panels were tested under lateral shear force in accordance with KS F 2154. As the lateral load resistance test required $2,440mm{\times}2,440mm$ specimens, two CLT wall panels had to be attached in parallel. In addition, the final CLT panels had tongued and grooved edges to allow parallel joints between adjacent pieces. For comparison, conventional light-frame timber shear walls and midply wall systems were also tested under the same conditions. Shear walls with edge nail spacing of 150 mm and 100 mm, the midply wall system, and the fabricated CGCLT and NGCLT wall panels exhibited maximum lateral resistances of 6.1 kN/m (100%), 9.7 kN/m (158%), 16.9 kN/m (274%), 29.6 kN/m (482%), and 35.8 kN/m (582%), respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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