Lee, Kee-Sung;Kim, Do-Kyung;Lee, Seung-Kun;Lawn, Brian R.
The Korean Journal of Ceramics
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v.4
no.4
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pp.356-362
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1998
Hertzian crack suppression phenomena and relatively high damage tolerance were investigated in hard/soft silicon nitride ($Si_3N_4$) bilayers. Coarse $\alpha}-Si_3N_4$ powder was wsed for the hard coating layer and fine $\alpha}-Si_3N_4$ powder was used for the soft substrate layer. The two layers were designed with a strong interface. Hertzian indentation was used to investigate contact fracture and damage tolerance property. Hertzian crack suppression has occurred with increasing applied load and decreasing coating thickness. The crack suppression contributed strength improvement, especially in the bilayers with thinner coatings. Ultimately, the combination of hard coating with soft but tough underlayer improved the damage tolerance of brittle $Si_3N_4$ ceramics.
Since delamination often propagates at the interfacial layer between a surface skin and a foam core, a crack arrester is proposed for the suppression of the delamination. The arrester has a semi-cylindrical shape and is arranged in the foam core and is attached to the surface skin. Here, energy release rates and complex stress intensity factors are calculated using finite element analysis. Effects of the arrester size and its elastic moduli on the crack suppressing capability are investigated. Considerable reductions of the energy release rates at the crack tip are achieved as the crack tip approached the leading edge of the crack arrester. Thus, this new concept of a crack arrester may become a promising device to suppress crack initiation and propagation of the foam core sandwich panels.
In order to realize tiny bridge crack discovery by UAV-based machine vision, a novel method combining deep learning and tensor voting is proposed. Firstly, the grid images of crack are detected and descripted based on SE-ResNet50 to generate feature points. Then, the probability significance map of crack image is calculated by tensor voting with feature points, which can define the direction and region of crack. Further, the crack detection anchor box is formed by non-maximum suppression from the probability significance map, which can improve the robustness of tiny crack detection. Finally, a case study is carried out to demonstrate the effectiveness of the proposed method in the Xiangjiang-River bridge inspection. Compared with the original tensor voting algorithm, the proposed method has higher accuracy in the situation of only 1-2 pixels width crack and the existence of edge blur, crack discontinuity, which is suitable for UAV-based bridge crack discovery.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.29
no.5
s.236
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pp.663-670
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2005
DIN CK35 (JIS S35CK) steels have been used as a material in fuel pump blocks for marine engines. Failures in the inner surface of a drilling hole, due to the initiation of fatigue cracks have been frequently reported. However, the mechanism initiating these cracks and growths has not been clearly diagnosed yet. This study was conducted using a scraped fuel pump block, containing an initiated fatigue crack in the inner surface of a drilling hole. Initially, the cracks and fractured surfaces inside the block were investigated using an optical microscope and a SEM (Scanning Electron Microscope). In addition, microstructure observation, fatigue life test and fatigue crack growth test were performed using a specimen, which was taken from the same block. Results from these tests are summarized as follows; (1) The early crack in the block was supposed to occur inside the inner surface of the drilling hole. (2) The fatigue endurance of this material was about 330 Mpa. (3) The early crack was generated in the cavitations created by the breakdown of a big inclusion, or separation between the big inclusion and the base metal, in which the fundamental ingredients of the inclusion were C, 5, and Mn. (4) In order to prevent these types of failures, the suppression of inclusions inflow by improving the casting process, formation of fine inclusions by applying a heat treatment process, and coating of the surface of the drilling hole were required.
Kim, Haeng-Man;Kim, Jun-Su;Lee, Hong-Rim;Ahn, Young-Cheol;Yun, Jon-Do
Journal of the Korean Ceramic Society
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v.49
no.1
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pp.95-99
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2012
Silicon carbide ceramics are used for oxidation resistive coating films due to their excellent properties like high strength, good oxidation resistance, and good abrasion resistance, but they have poor formability and are prepared by vapor process which is complicated, costly, and sometimes hazardous. In this study, preparation of silicon carbide coating film by liquid process using polymer precursor was attempted. Coating film was prepared by dip coating on substrate followed by heat treatment in argon at $1200^{\circ}C$. By changing the dipping speed, the thickness was controlled. The effects of plasticizer, binder, or fiber addition on suppression of crack generation in the polymer and ceramic films were examined. It was found that fiber additives was effective for suppressing crack generation.
Smart sensors and actuators have recently been developed. In this study, first, small-diameter fiber Bragg grating (FBG) sensors developed by the author, whose cladding and polyimide coating diameters were 40 and $52{\mu}m$, respectively, were embedded inside a laminate without resin-rich regions around sensors and the deterioration of mechanical properties of the composite laminate. The small-diameter FBG sensor was embedded in $0^{\circ}$ ply of a CFRP laminate for the detection of transverse cracks in $90^{\circ}$ ply of the laminate. The reflection spectra from the FBG sensor were measured at various tensile stresses. The spectrum became broad and had some peaks with an increase of the transverse crack density. Furthermore, the theoretical calculation reproduced the change in the spectrum very well. These results show that the small-diameter FBG sensors have a potential to detect the occurrence of transverse cracks through the change in the form of the spectrum, and to evaluate the transverse crack density quantitatively by the spectrum width. On the other hand, shape memory alloy (SMA) films were used to suppress the initiation and growth of transverse cracks in CFRP laminates. Pre-strained SMA films were embedded between laminas in CFRP laminates and then heated to introduce the recovery stress in SMA films and compressive stresses in the weakest plies ($90^{\circ}$ ply). The effects of recovery stresses are demonstrated in the experiments and well predicted using the shear-lag analysis and the nonlinear constitutive equation of SMA films.
Park, Kyu Charn;Cha, Eun Seok;Shin, Dong Hyeop;Ahn, Byung Tae;Kwon, HyukSang
Current Photovoltaic Research
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v.2
no.1
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pp.8-13
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2014
ZnSe/$Zn_3P_2$ heterojunctions with a substrate configuration were fabricated using a series of cost-effective processes. Thin films of ZnTe and $Zn_3P_2$ were successively grown by close-spaced sublimation onto Mo-coated glass substrates. ZnSe layers thinner than 100nm were formed by annealing the $Zn_3P_2$ films in selenium vapor. Surface selenization generated a high density of micro-cracks which, along with voids, provided shunt paths and severely deteriorated the diode characteristics. Annealing the $Zn_3P_2$ film at $300^{\circ}C$ in a $ZnCl_2$ atmosphere before surface selenization produced a dense microstructure and prevented micro-crack generation. The mechanism of micro-crack generation by the selenization was described and the suppression effect of $ZnCl_2$ treatment on the micro-crack generation was explained. ZnSe/$Zn_3P_2$ heterojunctions with low leakage current ($J_0$ < $1{\mu}A/cm^2$) were obtained using an optimized surface selenization process with $ZnCl_2$ treatment. However, the series resistance was very high due to the presence of an electrical barrier between the ZnTe and $Zn_3P_2$ layers.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.23
no.1
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pp.7-13
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2003
A hot press method was use for the optimal manufacturing condition for a shape memory alloy(SMA) composite. The bonding between the matrix and the reinforcement within the SMA composite by the hot press method was strengthened by cold rolling. In this study, the objective was to develop an on-line monitoring system for the prevention of the crack initiation and propagation by shape memory effort of SMA composite. Shape memory effect was used to prevent the SMA composite from cracking. For the system to be developed, an optimal hE parameter should be determined based on the degree of damage and crack initiation. When the SHA composite was heated by the plate heater attached at the composite, the propagating cracks appeared to be controlled by the compressive force of SMA.
Sin, Hyeong-Seop;O, Sang-Yeop;Choe, Su-Yong;Seo, Chang-Min;Jang, Sun-Nam
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.4
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pp.787-793
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2002
In this study, a bar impact test of low velocity was carried out to gain an insight into the damage mechanism and sequence induced in alumina plates(AD 85 and AD 90) under impact conditions. An experimental setup utilizing an instrumented long bar impact was devised, that can measure directly the impact force applied to the specimen and supply a compressive contact pressure to the specimen. During the bar impact testing, the influences of the contact pressure applied along the impact direction to the specimen on the fracture behavior were investigated. The measured impact force profiles explained well the damage behavior induced in alumina plates. The higher contact pressure to the specimen led to the less damage due to the suppression of radial cracks due to the increase in the apparent flexural stiffness of plate. It had produced the change of damage pattern developed in the specimen; from the radial cracks to the local contact stress dominant damage. It would contribute to the improvement of the ballistic property in ceramic plates. The observed results showed the following sequence in damage developed: The development of cone crack at impact region, the formation of radial cracks from the rear surface of plate depending on the plate thickness, the occurrence of crushing within the cone envelope and the fragmentation.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1999.04a
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pp.349-354
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1999
Specialty cellulose fibers processed for the reinforcement of concrete offer relatively high levels of elastic modulus and bond strength. The hydrophilic surfaces of specialty cellulose fibers facilitate their dispersion and bonding in concrete. Specialty cellulose fibers have small effective diameters which are comparable to the cement particle size, and thus promote close packing and development of dense bulk and interface microstructure in the matrix. The relatively high surface area and the close spacing of specialty cellulose fibers when combined with their desirable mechanical characteristic make them quite effective in the suppression and stabilization of microcracks in the concrete matrix. The properties of fresh mixed specialty cellulose fiber reinforced concrete and the contribution of specialty cellulose fiber to the restrained shrinkage crack reduction potential of cement composites at early age and theirs evaluation are presented in this paper. Results indicated that specialty cellulose fiber reinforcement showed an ability to reduce the total area significantly (as compared to plain concrete and polypropylene fiber reinforced concrete.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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