In composite structures, shear connectors are crucial components to resist the relative slip between the steel and concrete, and thereby to achieve the composite actions. In the service stage, composite structures are usually in elastic state, so the elastic stiffness of the shear connection is a quite important parameter in the structural analysis of composite structures. Nevertheless, the existing studies mainly focus on the load-slip relationship rather than the tangent stiffness at the initial elastic stage. Furthermore, when composite beams subjected to torque or local load, shear connections are affected by both tensile force and shear force. However, the stiffness of shear connections under combined effects appears not to have been discussed hitherto. This paper investigates the initial elastic stiffness of stud connections under combined effects of biaxial forces. The initial expression and the relevant parameters are obtained by establishing a simplified analytical model of the stud connection. Afterwards, parametric finite element analysis is performed to investigate the effects of the relevant factors, including the stud length, stud diameter, elastic modulus of concrete, elastic modulus of steel and volume ratio of reinforcement. The feasibility of the proposed modelling has been proved by comparing with sufficient experimental tests. Based on the analytical analysis and the extensive numerical simulations, design equations for predicting the initial elastic stiffness of stud connections are proposed. The comparison between the equations and the data of finite element models demonstrates that the equations are accurate enough to serve for engineering communities.
Kim, Dae-Min;Han, Yoon-Soo;Kim, Seongwon;Oh, Yoon-Suk;Lim, Dae-Soon;Kim, Hyung-Tae;Lee, Sung-Min
Journal of the Korean Ceramic Society
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v.52
no.6
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pp.410-416
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2015
Recently, a new $Y_2O_3$ coating deposited using the EB-PVD method has been developed for erosion resistant applications in fluorocarbon plasma environments. In this study, surface crack formation in the $Y_2O_3$ coating has been analyzed in terms of residual stress and elastic modulus. The coating, deposited on silicon substrate at temperatures higher than $600^{\circ}C$, showed itself to be sound, without surface cracks. When the residual stress of the coating was measured using the Stoney formula, it was found to be considerably lower than the value calculated using the elastic modulus and thermal expansion coefficient of bulk $Y_2O_3$. In addition, amorphous $SiO_2$ and crystalline $Al_2O_3$ coatings were similarly prepared and their residual stresses were compared to the calculated values. From nano-indentation measurement, the elastic modulus of the $Y_2O_3$ coating in the direction parallel to the coating surface was found to be lower than that in the normal direction. The lower modulus in the parallel direction was confirmed independently using the load-deflection curves of a micro-cantilever made of $Y_2O_3$ coating and from the average residual stress-temperature curve of the coated sample. The elastic modulus in these experiments was around 33 ~ 35 GPa, which is much lower than that of a sintered bulk sample. Thus, this low elastic modulus, which may come from the columnar feather-like structure of the coating, contributed to decreasing the average residual tensile stress. Finally, in terms of toughness and thermal cycling stability, the implications of the lowered elastic modulus are discussed.
The effect of nanoparticle volume fraction on the elastic properties of a polymer-based nanocomposite was experimentally investigated and the obtained results were compared with various existing theoretical models. The nanocomposite was consisted of high density polyethylene (HDPE) as polymeric matrix and 0, 0.5, 1 and 1.5 wt.% multi walled carbon nanotubes (MWCNTs) prepared using twin screw extruder and injection molding technique. Nanocomposite samples were molded in injection apparatus according to ASTM-D638 standard. Therefore, in addition to morphological investigations of the samples, tensile tests at ambient temperature were performed on each sample and stress-strain plots, elastic moduli, Poisson's ratios, and strain energies of volume units were extracted from primary strain test results. Tensile test results demonstrated that 1 wt.% nanoparticles presented the best reinforcement behavior in HDPE-MWCNT nanocomposites. Due to the agglomeration of nanoparticles at above 1 wt.%, Young's modulus, yielding stress, fracture stress, and fracture energy were decreased and Poisson's ratio and failure strain were increased.
This paper presents an analytical method considering tensile strength enhancement in hybrid $Al_2O_3$ fiber/particle/aluminum composites(MMCs). The tensile strength and elastic modulus of the hybrid MMCs are even 20% higher than those of the fiber reinforced MMCs with same volume fraction of reinforcements. This phenomenon is explained by the cluster model which is newly proposed in this research, and the strengthening mechanisms by a cluster is analyzed using simple modified rule of mixtures. From the analysis, it is observed that cluster structure in hybrid MMCs increase the fiber efficiency factor for the tensile strength and the orientation factor for the elastic modulus. The present theory is then compared with experimental results which was performed using squeeze infiltrated hybrid MMCs made of hybrid $Al_2O_3$ short fiber/particle preform and AC8A alloy as base metal, and the agreement is found to be satisfactory.
Most studies on mechanical properties of concrete with recycled aggregate was focused on the concrete with compressive strength of less than 40 MPa. Therefore, this paper concerns the compressive strength and mechanical properties of concrete with compressive strength of greater than 40 MPa containing recycled coarse aggregate (RCA). The experimental parameters were compressive strength level and replacement ratio of RCA. Compressive strength level was 45 and 60 MPa, and replacement ratio of RCA was 30, 50, 70 and 100%. The results of the test were discussed: compressive strength, elastic modulus, split tensile strength and modulus of rupture. Test results of elastic modulus were compared to the design code predictions. The design code predictions for elastic modulus overestimated the experimental results. However, the design code predictions for modulus of rupture were generally in agreement with the measured values.
The properties of mechanics and durability of LMC have been performed actively. However, little studies on analysis and properties of thermal expansion has been on the temperature variation. Especially, the low of bonding strength and tensile cracking are caused by difference of thermal expansion between LMC and the substrate concrete. Therefore, this study focused on effect of thermal expansion behavior and properties of LMC according to temperature variation. To identify the property of thermal expansion of LMC, tests of modulus of thermal expansion were carried out at 28 days after casting specimen, subjected to temperature variation between $10^{\circ}C$ and $60^{\circ}C$. The results of this study showed the modulus of elastic of LMC was similar to that of ordinary portland concrete(OPC). It means that stresses caused by difference of modulus of elastic did not occur on interface between LMC and existing concrete. The modulus of thermal expansion of LMC had a little smaller than that of OPC. The modulus of thermal expansion of polymer modified concrete is generally larger than OPC, but the result of this test is disagree with the fact, which may be due to the humidity evaporation difference and aggregate properties.
Purpose: The purpose of this study was to compare the tensile strength and mechanical properties of orthodontic wire joints made by gas soldering and laser welding, with and without filling material, to identify the effectiveness and potential clinical application of laser welded orthodontic wires. Methods: Three joint configurations of orthodontic wire were used: diameter 0.9 to 0.9 mm wire, diameter 0.9 to 0.5 wire and diameter 0.9 mm wire to band. The joints were made using three different methods: gas soldering, laser welding with and without filling material. For each kind of joint configuration or connecting method 7 specimens were carefully produced. The tensile strengths were measured with a universal testing machine (Zwick/Roell, Instron, USA). The hardness measurements were carried out with a hardness tester(Future-Tech Co. Tokyo, Japan). Data were analyzed by AVOVA(p= .05) and Turkey HD test(p= .05). Results: In all cases, gas soldering joints were ruptured on a low level on tensile bonding strength. Significant differences between laser welding and gas soldering(p< .05) were found in each joint configuration. The highest tensile strength means were observed for laser welding, with filling material, of 0.9 to 0.9 mm wire joint. Conclusion: In conclusion, the elastic modulus and tensile strength means of laser soldering with filling material were the highest, and the tensile strength means of laser soldering were higher than those of gas soldering.
The effects of hydrogen precipitation on the mechanical properties of Zircaloy-4 and Zirlo alloys were examined with uniaxial tensile tests at room temperature and at 400 ℃ and accompanying microstructural changes in the Zircaloy-4 and Zirlo alloy specimens were discussed. The elastic moduli of Zircaloy-4 and Zirlo alloys decreased with increasing hydrogen concentrations. Yield strengths of both materials tended to decrease gradually. The reductions of yield stress seems to be caused by the dissipation of yield point phenomena shown in stress-strain curves. Ultimate tensile strengths (UTS) of Zircaloy-4 and Zirlo slightly increased at low hydrogen contents, and then decreased when the concentrations exceeded 500 and 700 wppm, respectively. Uniform elongations were stable until 600 wppm and drops to 0% around 1400 wppm at room temperature.
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.26
no.4
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pp.39-46
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2019
A stiffness-gradient soft PDMS/hard PDMS/FPCB stretchable package of the island-bridge structure was processed using the polydimethylsiloxane (PDMS) as the base substrate and the more stiff flexible printed circuit board (FPCB) as the island substrate, and its effective elastic modulus and stretchable deformation characteristics were analyzed. With the elastic moduli of the soft PDMS, hard PDMS, and FPCB to be 0.28 MPa, 1.74 MPa, and 1.85 GPa, respectively, the effective elastic modulus of the soft PDMS/hard PDMS/FPCB package was analyzed as 0.58 MPa. When the soft PDMS of the soft PDMS/hard PDMS/FPCB package was stretched to a tensile strain of 0.3, the strains occurring at hard PDMS and FPCB were found to be 0.1 and 0.003, respectively.
PURPOSES : This study estimated an asphalt pavement internal behavior under uphill lanes considering reducing speed of heavy truck on uphill slope. METHODS : Truck performance curve which has been adapted to "Korea Highway Capacity Manual" was analyzed. And asphalt pavement internal behaviors were estimated with Multi-layered elastic analysis using KPRP(Korea Pavement Research Program) dynamic modulus prediction equations. RESULTS : As a result, it is shown that when the standard truck drives 2.0 km at a speed of 80 km/h in 8% climbing slope, it's speed reduced to 25.4 km/h, at same time frequency in asphalt layer decrease to 67.2% and it's dynamic modulus degrades to 30.9%. Based on these results, internal behavior as decreasing vehicle speed on uphill lanes were estimated. CONCLUSIONS : From the results of Multi-layered elastic analysis, internal behavior showed that when the standard truck drives 2.0 km at a speed of 80 km/h in 8% slope on uphill lanes, vertical strain was increased to 44.4% at the bottom of surface course, and lateral tensile strain was increased to 20.5% at the bottom of base course.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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