Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.16
no.8
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pp.1446-1450
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1992
A method of prediction for the fatigue life of surface crack, that is, initial cracks grow and penetrate through the thickness, was presented in the previous study of the authors. Effects of parameters such as the initial crack depth, material factors, etc., for the life were also discussed. However, in the case of adapting the concept of LBB(Leak Before Break), the break fatigue life after the penetration of the thickness must be taken into account. Hence, a method to predict the break fatigue life is presented in this paper. Effects of the parameters for the break fatigue life are discussed and compared with the penetration fatigue life.
A novel finite element (FE) model updating method based on multi-resolution analysis (MRA) is proposed. The true stiffness of the FE model is considered as the superposition of two pieces of stiffness information of different resolutions: the pre-defined stiffness information and updating stiffness information. While the resolution of former is solely decided by the meshing density of the FE model, the resolution of latter is decided by the limited information obtained from the experiment. The latter resolution is considerably lower than the former. Second generation wavelet is adopted to describe the updating stiffness information in the framework of MRA. This updating stiffness in MRA is realized at low level of resolution, therefore, needs less number of updating parameters. The efficiency of the optimization process is thus enhanced. The proposed method is suitable for the identification of multiple irregular cracks and performs well in capturing the global features of the structural damage. After the global features are identified, a refinement process proposed in the paper can be carried out to improve the performance of the MRA of the updating information. The effectiveness of the method is verified by numerical simulations of a box girder and the experiment of a three-span continues pre-stressed concrete bridge. It is shown that the proposed method corresponds well to the global features of the structural damage and is stable against the perturbation of modal parameters and small variations of the damage.
Al-Rousan, Rajai Z.;Alhassan, Mohammed A.;Hejazi, Moheldeen A.
Computers and Concrete
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v.22
no.6
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pp.539-550
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2018
Concrete is highly non-linear material which is originating from the transition zone in the form of micro-cracks, governs material response under various loadings. In this paper, the constitutive models published by many researchers have been used to generate novel stiffness parameters and constitutive curves for concrete. Following such linear material formulations, where the energy is conservative during the curvature, and a nonlinear contribution to the concrete has been made and investigated. In which, nonlinear concrete elastic modulus modeling has been developed that is capable-of representing concrete elasticity for grades ranging from 10 to 140 MPa. Thus, covering the grades range of concrete up to the ultra-high strength concrete, and replacing many concrete models that are valid for narrow ranges of concrete strength grades. This has been followed by the introduction of the nonlinear Hooke's law for the concrete material through the replacement of the Young constant modulus with the nonlinear modulus. In addition, the concept of concrete elasticity index (${\varphi}$) has been proposed and this factor has been introduced to account for the degradation of concrete stiffness in compression under increased loading as well as the multi-stages micro-cracking behavior of concrete under uniaxial compression. Finally, a sub-routine artificial neural network model has been developed to capture the concrete behavior that has been introduced to facilitate the prediction of concrete properties under increased loading.
Moon, Sang Pil;Lee, Sung Ho;Lee, Young Hak;Kim, Min Sook
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.20
no.4
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pp.131-139
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2020
In this paper, the hybrid prefabricated retrofit method is suggested and examined. Six specimens were manufactured in order to evaluate their flexural performance of RC beams. Test parameters include the added beam depth, the thickness of bottom plate, the number of the steel plate with openings. The effects of these parameters on the flexural performance of reinforced concrete beams were examined. The load-deflection behavior and modes of cracks are presented from the test results. At the test result, the flexural capacity and the ductility of the hybrid prefabricated retrofit method was increased satbly. Also, comparing the flexural performance of RC beam and retrofitted RC beams, it was increased that the flexural strength is about 3.3 times, the ductility is about 2.55 times, and energy dissipation capacity is about 7.34 times.
Rotating beams play a crucial role in representing complex mechanical components that are prevalent in vital sectors like energy and transportation industries. These components are susceptible to the initiation and propagation of cracks, posing a substantial risk to their structural integrity. This study presents a two-stage methodology for detecting the location and estimating the size of an open-edge transverse crack in a rotating Euler-Bernoulli beam with a uniform cross-section. Understanding the dynamic behavior of beams is vital for the effective design and evaluation of their operational performance. In this regard, modal parameters such as natural frequencies and eigenmodes are frequently employed to detect and identify damages in mechanical components. In this instance, the Frobenius method has been employed to determine the first two natural frequencies and corresponding eigenmodes associated with flapwise bending vibration. These calculations have been performed by solving the governing differential equation that describes the motion of the beam. Various parameters have been considered, such as rotational speed, beam slenderness, hub radius, and crack size and location. The effect of the crack has been replaced by a rotational spring whose stiffness represents the increase in local flexibility as a result of the damage presence. In the initial phase of the proposed methodology, a damage index utilizing the slope of the beam's eigenmode has been employed to estimate the location of the crack. After detecting the presence of damage, the size of the crack is determined using a Genetic Algorithm optimization technique. The ultimate goal of the proposed methodology is to enable the development of more suitable and reliable maintenance plans.
Free vibration and dynamic responses of piles semi-rigidly connected with the superstructures are investigated. Timoshenko beam theory is employed to characterize the pile partially embedded in a two-parameter elastic foundation. The formulations for the method of reverberation-ray matrix (MRRM) are then derived to investigate the dynamics of the pile with surface cracks, which are modeled as massless rotational springs. Comparison with existent numerical and experimental results indicates the proposed method is very effective and accurate for dynamic analysis, especially in the high frequency range. Finally, the effects of some physical parameters on the natural frequencies, frequency responses and transient responses of the piles are studied.
Kim, Ji-Hwan;Zi, Goang-Seup;Kang, Jin-Gu;Oh, Hong-Seob
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2008.04a
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pp.614-617
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2008
This paper presents the numerical investigation of the characteristics of biaxial flexure specimens for the Biaxial Flexure Test(BFT) which was recently developed to measure the biaxial tensile strength of concrete. Using FEM, the effect of size and eccentricity on the specimens was evaluated. The parameters such as radious of the support and the loadings, thickness and free length were studied. The results of the FE analysis were entirely consistent with the predictive solution, when b/agt;0.4, h/alt;0.6 and the thickness of the specimens were increased. On the other hands, when b/agt;0.4, those with lesser free length showed good results. To limit the difference between the stresses at the end points of 2b as the specimen was sustained and the stress at the center point of the specimen are not over 10%, lateral eccentricity was analyzed to be in the limits of 3%.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1998.04b
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pp.601-606
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1998
In recent years, strengthening by steel plate, carbon fiber sheets, and carbon fiber laminate in spotlighted in order to repair and rehabilitation of R/C slabs. In this study, 3 method of rehabilitation are analyzed from the tests. Test parameters are the width of cracks, the method of repair and rehabilitation, the magnitude of pre-load. Deflection, failure load, strains of reinforcing bar, strains of sheet and plates are measured during tests. The failure mode and separption load analyzed from these measured data.
This work deals with the electrical conductivity of dielectric and cobalt percentage on output parameters such as metal removal rate and surface roughness value of sintered carbides cut by wire-electrical discharge machining (W-EDM). To obtain a precise workpiece with good quality, some extra repetitive finish cuts along the rough cutting contour are necessary. Experimental results show that increases of cobalt amount in carbides affects the metal removal rate and worsens the surface quality as a greater quantity of solidified metal deposits on the eroded surface. Lower electrical conductivity of the dielectric results in a higher metal removal rate as the gap between wire electrode and workpiece reduced. Especially, the surface characteristics of rough-cut workpiece and wire electrode were analyzed too. To obtain a good surface equality without cracks, 4 finish-cuts were necessary by reducing the electrical energy and the offset value.
The purpose of this investigation was to determine the specific fracture mechanics response of cracks that initiate at the stem-cement interface and propagate into the cement mantle. Two-dimensional finite element models of idealized stem-cement-bone cross-sections from the proximal femur were developed for this study. Two general stem types were considered; Rectangular shape and Charnley type stem designs. The FE results showed that the highest principal stress in the cement mantle for each case occurred in the upper left and lower right regions adjacent to the stem-cement interface. There was also a general decrease in maximum tensile stress with increasing cement mantle thickness for both Rectangular and Charnley-type stem designs. The cement thickness is found to be one of the important fatigue failure parameters which affect the longevity of cemented femoral components, in which the thinner cement was significantly associated with early mechanical failure for shot-time period.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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