A number of acceleration-based damage detection methods have been developed but they have not been widely applied in engineering practices because the acceleration response is insensitive to minor damage of civil structures. In this article, a damage detection approach using the long-gauge strain sensing technology and the principle component analysis technology is proposed. The Long gauge FBG sensor has its special merit for damage detection by measuring the averaged strain over a long-gauge length, and it can be connected each other to make a distributed sensor network for monitoring the large-scale civil infrastructure. A new damage index is defined by performing the principle component analyses of the long-gauge strains measured from the intact and damaged structures respectively. Advantages of the long gauge sensing and the principle component analysis technologies guarantee the effectiveness for structural damage localization. Examples of a simple supported beam and a steel stringer bridge have been investigated to illustrate the successful applications of the proposed method for structural damage detection.
We demonstrated the viability of fully microfabricating SWCNT(single-wall carbon nanotube) film strain sensors for force and weight sensing. Our spray-deposited SWCNT film strain sensors showed good linearity over a range from 0 to 400 microstrain, and much higher sensitivity compared to commercial metal foil-type gauges. The number of grids and the thickness of the SWCNT film were found to have a significant effect on the strain sensing properties of the SWCNT film gauges. A strain sensing methode for the CNT-based strain gauges was also investigated using a binocular type beam load cells. Preliminary results indicate that the microfabrication method shown here is promising for developing a commercial strain gauge using a spray-coated SWCNT thin film. In the near future, various studies will be performed to further enhance the properties of the spray-coated SWCNT film strain sensors.
말뚝을 설계함에 있어 극한지지력을 산정하는 것만으로는 말뚝의 장기 거동에 있어서의 하중분포를 고려할 수 없으므로 재하시험시 변형률계나 응력계를 사용하여 말뚝의 하중 재하에 따른 주면저항(the shaft resistance)의 분포를 측정하고 있다. 그러나 대부분의 재하시험시 하중이 '0'일 때를 'zero time'으로 하여 계측기의 값을 읽는 'zero reading'을 가정함으로써 현장타설말뚝이나 항타말뚝의 시공시 발생된 잔류응력(the residual stress 또는 the residual load)을 무시하고 있다. 이러한 'zero reading'의 가정은 말뚝 시공시 발생하는 말뚝 하방향으로의 부주면마찰력인 잔류응력을 고려하지 않으므로 실제 말뚝주면의 하중분포와는 다른 결과를 보이게 된다. 본 연구에서는 현장에 시험시공된 현장타설말뚝에 대하여 정재하시험을 수행하였고, 말뚝 주면의 하중분포 측정시 변형률계를 사용하여 콘크리트 타설 직후부터 계측을 실시함으로써 말뚝 시공에 따른 잔류응력을 측정하였다. 그 결과, 잔류응력이 고려된 경우는 초기에 부의 응력상태를 보이나 하중이 재하됨에 따라 부주면마찰력이 극복되면서 양의 주면마찰력으로 전환됨을 알 수 있었으나, 'zero reading'의 경우는 양의 주면마찰력 만을 보였다.
Three dimensional circular braided Glass/Aramid hybrid fabric/epoxy resin composite was fabricated. FBG sensor was embedded along the braid yam in order to monitor the internal dimensional changes of the 3-D braid composite. The amount of cure and thermal shrinkage of epoxy resin was also determined using FBG sensor system. FBG sensors with different grating length were embedded and their response were compared. The thermo-optic coefficient of FBG sensor was measured by several preliminary experiments. The internal strain that measured by FBG sensor and electric strain gauge was compared during compressive test. The released residual strain of the fabricated tubular composite was estimated using cutting method. The internal strain of the composite was estimated using FBG sensor system, and the result was compared with the value from electric strain gauge. It was found that FBG sensor system is a very useful technique to investigate inside region of complicated structure.
This paper presents the characteristics of Ta-N thin-film strain gauges as high-temperature strain gauges, which were deposited on Si substrate by DC reactive magnetron sputtering in an argon-nitrogen atmosphere(Ar-(4~16%)$N_2$). These films were annealed for 1 hour in $2{\times}10^{-6}$ Torr vaccum furnace range $500\sim1000^{\circ}C$. The optimized conditions of Ta-N thin-film strain gauges were annealing condition($900^{\circ}C$, 1 hr.) in 8% $N_2$ gas flow ratio deposition atmosphere. Under optimum conditions, the Ta-N thin-films for strain gauges is obtained a high resistivity, $\rho=768.93$${\mu}{\Omega}cm$, a low temperature coefficient of resistance, TCR=-84 ppm/$^{\circ}C$ and a high temporal stability with a good longitudinal gauge factor, GF=4.12.
In this study, the applicability of PVDF films for measurements of dynamic strain in a structure was investigated. A relationship between the strain and the voltage response of a PVDF film was analytically derived. Free vibration test on a steel cantilever beam was performed and vibration response of the beam was measured both by a convential foil strain gauge and a PVDF film. Strain-voltage relationship obtained from the experiment was compared with the analytic relationship. Good agreement between the analytic and experimental relationships was observed. It was found that a tailored PVDF film can measure the dynamic strain of a structure as accurate as a conventional foil strain gauge.
A digital image correlation(DIC) method is a whole-field measurement technique that acquires surface displacements and strains from images information which characterized a random speckle as intensity grey levels. Recently years, this DIC method is being developed and used increasingly in various research. In this study, we tried to apply to aluminum alloy(Al 6061-T6) using DIC method and strain gauge. DIC results demonstrated the usefulness and ability to determine a strain. The test specimen used in this study was an aluminum alloy(Al 6061-T6, thickness 1 mm). For a strain measurement, a strain gauge was attached at the center of a specimen. A specimen was lightly sprayed with a white paint and a black dot pattern was sprayed on its fully dried white surface to obtain a random speckle. The experimental apparatus used to perform the tensile test consisted of universal dynamic tester(5 kN; T.O. Co.) under displacement speed of 0.5, 1.0 and 3.0 mm/min. A Model 5100 B Scanner(V. Co.) used to obtain a strain. A CCD camera connected to a PC uses to record the images of the specimen surface. After acquisition, the images were transferred to PC where the DIC software was implemented. An acquired image was evaluated by the DIC program. DIC method for displacement and strain was suggests and it results show a good consistent remarkably. DIC results demonstrated the usefulness and ability to determine surface strain was better than by using classical measurements. The strain field measurement using a DIC is so useful that it can be applied to map strain distributions at a full area. DIC method can evaluate a strain change so it can predict a location of fracture. The findings of the investigation suggest that the DIC method is an efficient and reliable tool for full-field monitoring and detailed damage characterization of materials.
Statement of problem. Unreasonable distal cantilevered implant-supported prosthesis can mask functional problems of reconstruction temporarily, but it can cause serious strain and stress around its supported implant and surrounding alveolar bone. Purpose. The purpose of this study was to evaluate strain of implants supporting distal cantilevered fixed prosthesis with two different cantilevered length under distal cantilevered static load. Material and methods. A partially edentulous mandibular test model was fabricated with auto-polymerizing resin (POLYUROCK; Metalor technologies, Stuttgart, Swiss) and artificial denture teeth (Endura; Shofu inc., Kyoto, Japan). Two implants-supported 5-unit screw-retained cantilevered fixed prosthesis was made using standard methods with Type III gold alloy (Harmony C&B55; Ivoclar-vivadent, Liechtenstein, Germany) for superstructure and reinforced hard resin (Tescera; Ivoclar-vivadent, Liechtenstein, Germany) for occlusal material. Two strain gauges (KFG-1-120-C1-11L1M2R; KYOWA electronic instruments, Tokyo, Japan) were then attached to the mesial and the distal surface of each standard abutment with adhesive (M-bond 200; Tokuyama, Tokyo, Japan). Total four strain gauges were attached to test model and connected to dynamic signal conditioning strain amplifier (CTA1000; Curiotech inc., Paju, Korea). The stepped $20{\sim}100$ N in 25 N increments, cantilevered static load 8mm apart (Group I) or 16mm apart (Group II), were applied using digital push-pull gauge (Push-Pull Scale & Digital Force Gauge, Axis inc., Seoul, Korea). Each step was performed ten times and every strain signal was monitored and recorded. Results. In case of Group I, the strain values were surveyed by $80.7{\sim}353.8{\mu}m$ in Ch1, $7.5{\sim}47.9{\mu}m/m$ in Ch2, $45.7{\sim}278.6{\mu}m/m$ in Ch3 and $-212.2{\sim}718.7{\mu}m/m$ in Ch4 depending on increasing cantilevered static load. On the other hand, the strain values of Group II were surveyed by $149.9{\sim}612.8{\mu}m/m$ in Ch1, $26.0{\sim}168.5{\mu}m/m$ in Ch2, $114.3{\sim}632.3{\mu}m/m$ in Ch3, and $-323.2{\sim}-894.7{\mu}m/m$ in Ch4. Conclusion. A comparative statistical analysis using paired sample t-test about Group I Vs Group II under distal cantilevered load shows that there are statistical significant differences for all 4 channels (P<0.05).
Plane strain punch stretching test (PSST) was developed to evaluate stamping formability of sheet materials. In this test, the rectangular specimen of sheet material is uniformly stretched up to fracture by raising a specially designed punch to certainly assure plane strain stretching deformation along the longitudinal direction of the specimen. The stamping formability was evaluated by limit punch height(LPH) in plane strain punch stretching test compared to limit dome height(LDH) in hemispherical punch stretching test. LPH-value in PSST well ranks the stamping formability of various material and correlates with press performance. Moreover by using ultrasonic thickness gauge the plane strain intercept-limit plane strain(FLCo)-in forming limit curve can be accurately determined from thickness measurement around the fracture area. The FLCo derived from thickness measurement well correlates with the results from circle grid analysis for the deformed circle grid marked on the surface of the specimen.
Electronic Speckle Pattern Interferometry(ESPI) using the Model 95 Ar. laser, a video system and an image processor was applied to the in-plane displacement measurements. Unlike traditional strain gauges or Moire method, ESPI method requires no special surface preparation or attachments and can be measured in-plane displacement with no special surface preparation or attachments and can be measured in-plane displacement with no contact and real time. In this experiment specimen was loaded in parallel with a loadcell. The specimen was the cold rolled steel sheet of 2mm thickness, which was attached strain gauges. The study provides an example of how ESPI have been used to measure strain displacement in this specimen. The results measured by ESPI compare with the data which was measured by strain gauge method in tensile testing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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