Ji-Yoon Kim;Jeongmin Woo;Yongho Sohn;Jeong Ho Kim;Kee-Ahn Lee
Journal of Powder Materials
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v.30
no.2
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pp.146-155
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2023
The Ti-6Al-4V lattice structure is widely used in the aerospace industry owing to its high specific strength, specific stiffness, and energy absorption. The quality, performance, and surface roughness of the additively manufactured parts are significantly dependent on various process parameters. Therefore, it is important to study process parameter optimization for relative density and surface roughness control. Here, the part density and surface roughness are examined according to the hatching space, laser power, and scan rotation during laser-powder bed fusion (LPBF), and the optimal process parameters for LPBF are investigated. It has high density and low surface roughness in the specific process parameter ranges of hatching space (0.06-0.12 mm), laser power (225-325 W), and scan rotation (15°). In addition, to investigate the compressive behavior of the lattice structure, a finite element analysis is performed based on the homogenization method. Finite element analysis using the homogenization method indicates that the number of elements decreases from 437,710 to 27 and the analysis time decreases from 3,360 to 9 s. In addition, to verify the reliability of this method, stress-strain data from the compression test and analysis are compared.
Beam-column joints are a critical component of reinforced concrete frame structures. They are responsible for transferring forces between adjoining beams and columns while limiting story drifts and maintaining structural integrity. During severe loading, beam-column joints deform significantly, affecting, and sometimes governing, the overall response of frame structures. While most failure modes for beam and column elements are commonly considered in plastic-hinge-based global frame analyses, the beam-column joint failure modes, such as concrete shear and reinforcement bond slip, are frequently omitted. One reason for this is the dearth of published guidance on what type of hinges to use, how to derive the joint hinge properties, and where to place these hinges. Many beam-column joint models are available in literature but their adoption by practicing structural engineers has been limited due to their complex nature and lack of practical application tools. The objective of this study is to provide a comparative review of the available beam-column joint models and present a practical joint modeling approach for integration into commonly used global frame analysis software. The presented modeling approach uses rotational spring models and is capable of modeling both interior and exterior joints with or without transverse reinforcement. A spreadsheet tool is also developed to execute the mathematical calculations and derive the shear stress-strain and moment-rotation curves ready for inputting into the global frame analysis. The application of the approach is presented by modeling a beam column joint specimen which was tested experimentally. Important modeling considerations are also presented to assist practitioners in properly modeling beam-column joints in frame analyses.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.42
no.2
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pp.187-195
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2022
This study investigated the effect of artesian pressure on mechanical properties of deep cement mixing (DCM)-improved specimens. Various laboratory tests such as unconfined compression test and scanning electron microscope (SEM) were conducted on DCM specimens which curied in a water tank with different artesian pressures. The artesian pressure was determined in consideration of the laboratory scale and the hydraulic gradient in field conditions. Results of experimental tests indicated that unconfined compressive strength, secant modulus, and unit weight of specimen decreased and water content tended to increase as an artesian pressure increased. The stress-strain behavior changed brittle to ductile behaviors as an artesian pressure increased. The outflow water from the water tank reacted with the phenolphthalein solution due to the leaching phenomenon of the improved specimen. SEM analysis also confirmed that a small amount of ettringite was formed between soil particles in the specimens with artesian pressure.
The instability and failure of engineered rock masses are influenced by crack initiation and propagation. Uniaxial compression and acoustic emission (AE) experiments were conducted on cracked sandstone. The effect of the crack's dip on the crack initiation was investigated using fracture mechanics. The crack propagation was investigated based on stress-strain curves, AE multi-parameter characteristics, and failure modes. The results show that the crack initiation occurs at the tip of the pre-fabricated crack, and the crack initiation angle increases from 0° to 70° as the dip angle increases from 0° to 90°. The fracture strength kcr is derived varies in a U-shaped pattern as β increased, and the superior crack angle βm is between 36.2 and 36.6 and is influenced by the properties of the rock and the crack surface. Low-strength, large-scale tensile cracks form during the crack initiation in the cracked sandstone, corresponding to the start of the AE energy, the first decrease in the b-value, and a low r-value. When macroscopic surface cracks form in the cracked sandstone, high-strength, large-scale shear cracks form, resulting in a rapid increase in the AE energy, a second decrease in the b-value and an abrupt increase in the r-value. This research has significant theoretical implications for rock failure mechanisms and establishment of damage indicators in underground engineering.
Ben Abdallah Medjdoubi;Mohammed Sid Ahmed Houari;Mohamed Sadoun;Aicha Bessaim;Ahmed Amine Daikh;Mohamed-Ouejdi Belarbi;Abdelhak Khechai;Aman Garg;Mofareh Hassan Ghazwani
Coupled systems mechanics
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v.12
no.3
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pp.199-220
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2023
This article presents a new analytical model to study the effect of porosity on the shear correction factors (SCFs) of functionally graded porous beams (FGPB). For this analysis, uneven and logarithmic-uneven porosity functions are adopted to be distributed through the thickness of the FGP beams. Critical to the application of this theory is a determination of the correction factor, which appears as a coefficient in the expression for the transverse shear stress resultant; to compensate for the assumption that the shear strain is uniform through the depth of the cross-section. Using the energy equivalence principle, a general expression is derived from the static SCFs in FGPB. The resulting expression is consistent with the variationally derived results of Reissner's analysis when the latter are reduced from the two-dimensional case (plate) to the one-dimensional one (beam). A convenient algebraic form of the solution is presented and new study cases are given to illustrate the applicability of the present formulation. Numerical results are presented to illustrate the effect of the porosity distribution on the (SCFs) for various FGPBs. Further, the law of changing the mechanical properties of FG beams without porosity and the SCFare numerically validated by comparison with some available results.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.12
no.2
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pp.105-116
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2010
The estimation of surface settlement, ground behavior and tunnel displacement are the main factors in urban tunnel design with shallow depth and unconsolidated soil. On deformation analysis of shallow tunnel, it is important to identify possible deformation mechanism of shear bands developing from tunnel shoulder to the ground surface. This paper investigated the effects of key design parameter affecting deformation behavior by numerical analysis using nonlinear model incorporating the reduction of shear stiffness and strength parameters with the increment of the maximum shear strain after the initiation of plastic yielding. Numerical parametric studies are carried out to consider the reduction of shear stiffness and strength parameters, horizontal stress ratio, cohesion and shotcrete thickness.
Yoon, Gil Lim;Bae, Yoon Shin;Yoon, Yeo Won;Kim, Suk Hyun
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.30
no.2C
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pp.119-131
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2010
In this study, beneficial use of ocean contaminated sediments were investigated by laboratory and environmental tests, and their prototypes were released. Dredged material from Ulsan port is used for making cement treated samples and lightweight foamed samples, and various engineering tests were performed to identify the compressibility and stress-strain behaviors. Environmental tests were also performed for the beneficial uses. The values of Cu are a little higher than the suggested standard possible for reusing dredged material and equal to the suggested standard alarming for reusing dredged material, which shows environmental harmfulness for the reuse of construction material. In addition, particle size distribution, compaction test, Atterberg limit tests, specific gravity test, and unit weight test were performed to investigate the use of landfill cover materials. The shear strengths of cement treated soils were found to be enough for reclamation works.
This study was conducted to investigate the quality characteristics of mungbean starch gels containing various hydrocolloids (carrageenan, locust bean gum and xanthan gum) during room temperature storage ($25^{\circ}C$ for 24, 48 and 72 hours). Carrageenan and xanthan gum reduced the pasting viscosity of mungbean starch, whereas the locust bean gum increased the viscosity. The melting characteristics, as assessed by DSC, showed that carrageenan and xanthan gum delayed gelatinization of mungbean starch and the locust bean gum had no effect on this property. The lightness (L) of the gels with the locust bean gum was similar to that without the additive during storage, whereas that with carrageenan and xanthan gum was higher than that without the additive. Hardness, chewiness and gumminess of the gels with the locust bean gum was higher than that without the additive during storage, whereas that with carrageenan and xanthan gum was lower than that without the additive. The rupture stress, rupture strain and rupture energy of the gels with carrageenan and xanthan gum was lower than that without the additive during storage, whereas that with the locust bean gum was similar to that without the additive. In the sensory evaluation, springiness and cohesiveness of the gels with carrageenan and xanthan gum were lower than those without the additive, whereas springiness, brittleness and hardness of the gels with the locust bean gum were higher than those without the additive. In addition, the overall acceptability of the gels with the locust bean gum improved. The above results showed that carrageenan and xanthan gum lowered the quality characteristics of the mungbean starch gel and the locust bean gum improved them. Thus, the addition of 0.5% locust bean gum is an appropriate method for improving the quality characteristics of mungbean starch gel.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.4A
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pp.611-622
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2008
Nonlinear analyses have been carried out for both bridge piers and a bridge structure being repaired using a repair element in order to assess the post-repair seismic response of such structures. For this purpose, a simplified CFRP stress-strain model has been proposed. The analytical predictions incorporating the current developments correlate reasonably well with experimental results in terms of strength and stiffness. In addition, nonlinear dynamaic analyses have also been conducted for a bridge structure in terms of the created multiple earthquake sets to evaluate the effect of pier repair on the response of a whole bridge structure. In these analyses, potential plastic hinge zones of piers are virtually repaired by CFRP and steel jacketing. Comparative results prove the virtual necessity of performing nonlinear post-repair analyses under multiple earthquakes, particularly when the post-repair response features are required. In all, the present approaches are expected to provide salient information regarding a healthy seismic repair intervention of a damaged strcuture.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.2A
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pp.289-295
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2008
The purpose of this study was to examine the flexural behavior of reinforced concrete beams strengthened with CFRP strips. A total of 12 rectangular beams were tested. Test variables in this study were the shapes, bonded length and the number of longitudinal layers of CFRP strips. From the experimental study, flexural capacity of the beams strengthened with CFRP strips significantly increased compared to the reinforced concrete beam without a CFRP strip. Maximum increase of ultimate strength was found about 120% more than the control beam. In this test, most of the strengthened beams failed suddenly due to the debonding of CFRP strips. It is also observed that the debonding of the strip was initiated in the flexural zone of the beam and propagated rapidly to the end of the beam. The ultimate tensile strains of CFRP strips in this test were occurred at the level of 36% of rupture tensile strength of the CFRP strip, and an analytical approach to compute the flexural strength of reinforced beams strengthened with CFRP strips based on the effective stresses was conducted.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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