Welding is widely applicable and reliable process and is mainly adopted for fabricating heavy structures. Recently, weld metal transverse cracks in butt and fillet weld joint is a serious problem, and they must be eliminated for improving weld joint reliability. The weld metal transverse crack susceptibility of butt and fillet joint was carried out by cantilever type tensile crack testing jig and CTS test. In this view of point, this study investigated the potential factors for weld metal transverse crack. The main results obtained were as follows: 1. The content o fdiffusible hydrogen in weld metal played an important role for weld metal transverse cracks. 2. From cantilever type tensile crack tests, it was pointed out that the higher the diffusible hydrogen content and tensile restraint, the more susceptible to weld metal transverse craking. 3. The TSN(thermal severity number) and diffusible hydrogen were important factors for determining weld metal transverse cracks in fillet weld joints.
This paper focuses on the cracking and fragmentation process in rock materials containing a pair of non-parallel flaws, which are through the specimen thickness, under vertical compression. Several numerical experiments are conducted with varying flaw arrangements that affect the initiation and tensile wing cracks, shear crack growth, and crack coalescing behaviors. To obtain realistic numerical results, a parallelized peridynamics formulation coupled with a finite element method, which is able to capture arbitrarily occurring cracks, is employed. From previous studies, crack initiation and propagation of tensile wing cracks, horsetail cracks, and anti-wing cracks are well understood along with the coalescence between two parallel flaws. In this study, the coalescence behaviors, their fragmentation sequences, and the role of an x-shaped shear band in rock material containing two non-parallel flaws are discussed in detail on the basis of simulation results strongly correlated with previous experimental results. Firstly, crack initiation and propagation of tensile wing cracks and shear cracks between non-parallel flaws are investigated in time-history and then sequential coalescing behavior is analyzed. Secondly, under the effect of varying inclination angles of two non-parallel flaws and overlapping ratios between a pair of non-parallel flaws, the cracking patterns including crack coalescence, fragmentation, and x-shaped shear band are investigated. These numerical results, which are in good agreement with reported physical test results, are expected to provide insightful information of the fracture mechanism of rock with non-parallel flaws.
The factor affecting on the fatigue strength of spot welded specimen have been studied. To analyze and predict crack initiation position and propagation directions on the spot welded area are very important for strength design of the automobile body structure. In fact, there are a various of loads in running automobile but, it is impossible to replay like an actual conditions in the laboratory. So, in this study tensile-shear type and in-plane bending type specimens were used in fatigue test and includes an analysis of fatigue crack initiation position and propagation directions about earth specimens. The results obtained in the present study are summarized as follows: 1. In tensile-shear type fatigue test, the region of fatigue crack initiation position was affected by out-of-plane bending deformation due to bending angle. 2 In in-plane bending type fatigue test, the behavior of fatigue crack initiation position and propagation derections due to angle between upper plate and lower plate was dominated by magnitude of in-plane bending moment.
본 연구에서는 구조물에 발생하는 변상 진전 특성을 수치 해석적으로 평가할 수 있는 기법을 새롭게 개발하기 위한 연구를 수행한 것이다. 이를 위해서, 변상발생 메커니즘을 토대로 하여, 인장균열 발생 후, 휨압축에 의한 압축손상까지를 해석에 반영하였다. 특히 인장균열이 발생하고나서 압축손상이 발생하기까지의 해석 단계를 위해서는, 등가소성힌지길이 개념을 새롭게 도입하여, 균열의 진전을 해석하게 된다. 등가소성힌지 길이개념을 도입함으로써, 균열발생단면에 대한 단면력, 즉, 축력과 모멘트를 균열폭과 관계지어 균열폭의 확장을 추적해 나가게 된다.
This paper proposes a noncontact thermography technique for fatigue crack evaluation under a cyclic tensile loading. The proposed technique identifies and localizes an invisible fatigue crack without scanning, thus making it possible to instantaneously evaluate an incipient fatigue crack. Based on a thermoelastic theory, a new fatigue crack evaluation algorithm is proposed for the fatigue crack-tip localization. The performance of the proposed algorithm is experimentally validated. To achieve this, the cyclic tensile loading is applied to a dog-bone shape aluminum specimen using a universal testing machine, and the corresponding thermal responses induced by thermoelastic effects are captured by an infrared camera. The test results confirm that the fatigue crack is well identified and localized by comparing with its microscopic images.
초고성능 콘크리트의 재료적 특성을 평가하는데 있어 무엇보다도 인장거동의 평가가 우선적으로 수행되어야 한다. 일반적으로 콘크리트의 인장거동은 균열이전의 탄성거동과 균열이 발생한 이후의 응력과 균열폭과의 관계 특성에 의해 정의되어진다. 본 연구에서는 초고성능 콘크리트에 대해 직접인장실험 및 휨인장실험을 수행하고 휨인장실험 결과의 역해석을 통해 얻은 인장거동과 직접인장실험을 통해 구한 인장거동의 상관관계를 파악하였다. 또한 유사한 역학성능을 가진 초고성능 콘크리트에 대해 일본에서 제시하고 있는 초고성능 콘크리트 설계지침 중 인장거동 특성과의 비교평가를 실시하였다. 그 결과, 휨인장실험으로부터 역해석을 통해 구한 인장응력-균열폭 관계가 직접인장실험으로 구한 결과와 잘 일치함을 확인하였으며, JSCE에 제시하는 인장연화곡선과의 비교를 통해 본 연구에서의 초고성능 콘크리트가 유사한 연화거동을 보임을 확인하였다.
Tensile strength of soil is one of the important strength parameters in geotechnical engineering. The importance of the tensile strength of soil has been pointed out and given considerable attention in many highway pavements and earthfill dams. Recently, one of tensile strength problems, cracking failure of clay liners which is related to leakage of polluted water has been reported. Thus, the tensile strength of compacted sand-bentonite mixtures, which are used widely in the landfill construction site as clay liners was measured by Improved Unconfined Penetration (IUP) test. In addition, to find out the effects of contamination levels of water on the tensile strength and desiccation crack pattern, different pH levels of water were used for making specimens prepared with three different mixing contents of bentonite.
Sarfarazi, Vahab;Haeri, Hadi;Shemirani, Alireza Bagher;Zhu, Zheming;Marji, Mohammad Fatehi
Structural Engineering and Mechanics
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제66권5호
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pp.569-582
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2018
Effects of crack separation, bridge area, on the tensile behaviour of concrete are studied experimentally and numerically through the Brazilian tensile test. The physical data obtained from the Brazilian tests are used to calibrate the two-dimensional particle flow code based on discrete element method (DEM). Then some specially designed Brazilian disc specimens containing two parallel cracks are used to perform the physical tests in the laboratory and numerically simulated to make the suitable numerical models to be tested. The experimental and numerical results of the Brazilian disc specimens are compared to conclude the validity and applicability of these models used in this research. Validation of the simulated models can be easily checked with the results of Brazilian tests performed on non-persistent cracked physical models. The Brazilian discs used in this work have a diameter of 54 mm and contain two parallel centred cracks ($90^{\circ}$ to the horizontal) loaded indirectly under the compressive line loading. The lengths of cracks are considered as; 10 mm, 20 mm, 30 mm and 40 mm, respectively. The visually observed failure process gained through numerical Brazilian tests are found to be very similar to those obtained through the experimental tests. The fracture patterns demonstrated by DEM simulations are mostly affected by the crack separation but the tensile strength of bridge area is related to the fracture pattern and failure mechanism of the testing samples. It has also been shown that when the crack lengths are less than 30 mm, the tensile cracks may initiate from the cracks tips and propagate parallel to loading direction till coalesce with the other cracks tips while when the cracks lengths are more than 30 mm, these tensile cracks may propagate through the intact concrete itself rather than that of the bridge area.
Steel fiber reinforced concrete(SFRC) which is made by short, randomly distributed steel fibers in concrete is superior in its tensile mechanical properties to plain concrete in enhancement of tensile strength and tensile ductility. These improvements are attributed to crack arresting mechanism and formation of longer crack paths due to fibers , which as a consequence lead to increase in energy absorption capacity of SFRC. In the post-peak region under tensile stresses, major macrocrack forms at critical section. The opening of this macrocrack is mainly resisted by both of the fiber pull-out bridging the cracked surfaces and the resistance by matrix softening. In this study, micromechaincal approach has been made in order to simulate tensile behavior of SFRC and based on which the theoretical model is presented. This model reflects the features of both the composite material concept and the spacing concept in predicting tensile strength of SFRC. The model also takes into account for the effects of matrix tensile softening and fiber bridging by pull-out on the resistance for the post-peak behavior of SFRC. It has been shown that the developed model satisfactory predicts the experimental results.
Fatigue tests were carried out at high temperature on a Cr-Mo-V steel in order to assess the fatigue life of components used in power plants. The characteristics of high temperature fatigue were divided in terms of cycle-dependent fatigue and time-dependent fatigue, each crack propagation rate was examined with respect to fatigue J-integral range, .DELTA. J$_{f}$and creep J-integral range, .DELTA. J$_{c}$. The fatigue life was evaluated by analysis of J-integral value at the crack tip with a dimensional finite element method. The results obtained from the present study are summarized as follows : The propagation characteristics of high temperature fatigue cracks are determined by .DELTA. J$_{f}$for the PP(tensile plasticity-compressive plasticity deformation) and PC(tensile plasticity - compressive creep deformation) stress waveform types, and by .DELTA. J$_{c}$for the CP(tensile creep- compressive plasticity deformation) stress waveform type. The crack propagation law of high temperature fatigue is obtained by analysis of J-integral value at the crack tip using the finite element method and applied to examine crack propagation behavior. The fatigue life is evaluated using the results of analysis by the finite element method. The predicted life and the actual life are close, within a factor of 2.f 2.f 2.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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