Analysis of the internal state of the blast furnace is needed to predict and control the operating condition. Especially, it is important to develop modeling of blast furnace for predicting cohesive zone because shape of cohesive zone influences overall operating condition of blast furnace such as gas flow, chemical reactions and temperature. because many previous blast furnace models assumed cohesive zone to be fixed, they can't evaluate change of cohesive zone shape by operation condition such as PCR, blast condition, and production rate. In this study, an axi-symmetric 2-dimensional steady state model is proposed to simulate blast furnace process. In this model, cohesive zone is changed by solid temperature range, FVM is used for numerical simulation. To find location of cohesive zone whole calculation procedure is iterated Until cohesive zone is converged. Through this approach, shape of cohesive zone, velocity, composition and temperature within the furnace are predicted by model.
Analysis of the internal state of the blast furnace is necessary to predict and to control the operating conditions. Especially, it is important to develop models of the blast furnace to predict the cohesive zone because shape of the cohesive zone influences overall operating conditions of blast furnace such as gas flow, chemical reactions and temperature. Because many previous blast furnace models have assumed cohesive zone to be fixed, it was not possible to evaluate the shape change of cohesive zone in relation with operating conditions such as PCR, blast condition, and production rate. In this study, an axi-symmetric 2-dimensional steady state model is proposed to simulate blast furnace processes. In this model, cohesive zone is determined by the solid temperature. Finite volume method is employed for numerical simulation. To find location of the cohesive zone, entire calculation procedure is iterated until converged. Through this approach, shape of the cohesive zone, velocity and temperature within the furnace are predicted from the model.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.33
no.6
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pp.552-559
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2009
The effect of porosity on the crack propagation is studied by using the cohesive zone model. Standard mode I fracture test were done by using compact tension specimens with various porosities. Load-load line displacement curves and ${\delta}_5$-crack resistance curves for various porosities were obtained from experiments. The cohesive zone model proposed by Xu and Needleman was employed to describe the crack propagation in porous media, and the Gurson model is used for constitutive relation of porous materials. These models were implemented into user subroutines of a finite element program ABAQUS. The fracture mode changes from ductile fracture to brittle fracture as the porosity increases. Numerical calculations agree well with experimental results.
Analysis of the internal state of the blast furnace is needed to predict and control the operating condition. Especially, it is important to develop modeling of blast furnace for predicting cohesive zone because shape of cohesive zone influences on overall operating condition of blast furnace such as gas flow, temperature distribution and chemical reactions. Because many previous blast furnace models assumed cohesive zone to be fixed, they can't evaluate change of cohesive zone shape by operation condition such as PCR, blast condition and production rate. In this study, an axi-symmetric 2-dimensional steady state model is proposed to simulate blast furnace process using the general purpose-simulation code. And Porous media is assumed for the gas flow and the potential flow for the solid flow. Velocity, pressure and temperature distribution for gas and solid are displayed as the simulation results. The cohesive zones are figured in 3 different operating conditions.
De Proft, K.;Wells, G.N.;Sluys, L.J.;De Wilde, W.P.
Computers and Concrete
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v.1
no.3
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pp.227-248
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2004
A combined experimental-computational study of a double edge-notched stone specimen subjected to tensile loading is presented. In the experimental part, the load-deformation response and the displacement field around the crack tip are recorded. An Electronic Speckle Pattern Interferometer (ESPI) is used to obtain the local displacement field. The experimental results are used to validate a numerical model for the description of fracture using finite elements. The numerical model uses displacement discontinuities to model cracks. At the discontinuity, a plasticity-based cohesive zone model is applied for monotonic loading and a combined damage-plasticity cohesive zone model is used for cyclic loading. Both local and global results from the numerical simulations are compared with experimental data. It is shown that local measurements add important information for the validation of the numerical model. Consequently, the numerical models are enhanced in order to correctly capture the experimentally observed behaviour.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.33
no.5
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pp.474-481
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2009
Fracture models and criteria of adhesive with two parameters, namely $G_C$ and ${\sigma}_{max}$, have been developed to describe the fracture process of adhesive joints. Cohesive zone model(CZM) is a representative two parameter failure criteria approach. In CZM, ${\sigma}_{max}$ is a critical, limiting maximum value of the stress in the damage zone ahead of the crack and is assumed to have some physical significance in adhesive failure. Based on CZM and finite element analysis method, the relationship between fracture load and adhesive properties, as $G_{IC)$ and $({\sigma}_{max})_I$, was investigated in adhesively bonded joint tensile test and T-peel test. The two parameters in tensile mode loading were evaluated by using the relationship. The value of $G_{\IC}$ evaluated by proposed method showed close agreement with analytical solution for tapered double cantilever beam(TDCB) test which proposed in an ASTM standard.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.31
no.3
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pp.121-125
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2018
In this study, finite element analyses of crack propagation along a sinusoidal interface are performed by using cohesive elements. BK law is used for cohesive zone to consider mixed mode traction-separation relation at the crack tip on a sinusoidal interface of a double cantilever beam specimen. The shape of a sinusoidal interface crack and the cohesive strength and the cohesive energies in mixed mode cohesive laws are varied in numerical experiments, and load-displacement curves at the ends of a double cantilever beam specimen are obtained to investigate the crack propagation behavior along a sinusoidal interface.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.37
no.4
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pp.267-274
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2024
Hydrogen embrittlement fracture poses a challenge in ensuring the structural integrity of materials exposed to hydrogen-rich environments. This study advances our comprehension of hydrogen-induced fracture through an integrated numerical modeling approach. In addition, it employs a ductile fracture model named the Gurson-cohesive model (GCM) and hydrogen diffusion analysis. GCM is employed as a fracture model that combines the Gurson model to illustrate the continuum damage evolution and the cohesive zone model to describe crack surface discontinuity and softening behavior. Moreover, porosity and stress triaxiality are considered as crack initiation criteria . A hydrogen diffusion analysis is also integrated with the GCM to account for hydrogen enhanced decohesion (HEDE) mechanisms and their subsequent impacts on crack initiation and propagation. This framework considers the influence of hydrogen on the softening behavior of the traction-separation relationship on the discontinuous crack surface. Parametric studies explore the sensitivity to diffusion properties and hydrogen-induced fracture properties. By combining numerical models of hydrogen diffusion and the ductile fracture model, this study provides an understanding of hydrogen-induced fracture and thereby contributes significantly to the ongoing efforts to design materials that are resilient to hydrogen embrittlement in practical engineering applications.
In bonded composite repair of aircraft structures, the damage of the adhesive can thus reduce significantly the efficiency and the durability of the bonded composite repair. The adhesive damage models using critical zone have proven their effectiveness due to simplicity and ap-plicability of the damage criteria in these models. The scope of this study is to analyze the effects of the patch thickness and the adhesive thickness on the damage damage in bonded composite repair of aircraft structures by using modified damage zone theory. The obtained results show that, when the thickness of adhesive increases the damage zone increases and the adhesive loses its rigidity, inversely when the patch is reduced the adhesive damage be-comes more significant.
This paper presents a high accuracy Finite Element approach for delamination modelling in laminated composite structures. This approach uses multi-layered shell element and cohesive zone modelling to handle the mechanical properties and damages characteristics of a laminated composite plate under low velocity impact. Both intralaminar and interlaminar failure modes, which are usually observed in laminated composite materials under impact loading, were addressed. The detail of modelling, energy absorption mechanisms, and comparison of simulation results with experimental test data were discussed in detail. The presented approach was applied for various models and simulation time was found remarkably inexpensive. In addition, the results were found to be in good agreement with the corresponding results of experimental data. Considering simulation time and results accuracy, this approach addresses an efficient technique for delamination modelling, and it could be followed by other researchers for damage analysis of laminated composite material structures subjected to dynamic impact loading.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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