In this study, the effect of various adhesively bonded composite patches on mechanical properties of notched Al-Mg alloy plates was analyzed. For this purpose firstly, the un-notched and notched specimens were fabricated from 5086 Al-Mg alloys which have been used in armor-plated military vehicles. The surface notches as a flaw were machined with circular cutting tool to form notch aspect ratio a/c=0.15 and notch-to-thickness ratios a/t=0.5 in the radial direction on the test specimens. Then, various composite patches which reinforced by glass, carbon and Kevlar fibers were bonded adhesively at elliptically surface notches. Finally, experimental measurements conducted by applying tensile static loading. The experimental results showed that repairing with composite patches with order of carbon, glass and Kevlar fibers have remarkable effect on tensile strength of the notched plate. Also the finite element models were developed using Abaqus/Explicit code to predict the tensile strength and elongation of unrepaired notched specimen and specimen repaired by carbon fiber composite patch. The comparison between numerical and experimental results showed good agreement between them and proved the accuracy of numerical modeling.
Khaled A. Alawi, Al-Sodani;Muhammad Kalimur ,Rahman;Mohammed A., Al-Osta;Omar S. Baghabra, Al-Amoudi
Earthquakes and Structures
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v.23
no.5
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pp.403-417
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2022
Reinforced concrete (RC) structures with low-strength RC columns are rampant in several countries, especially those constructed during the early 1960s and 1970s. The weakness of these structures due to overloading or some natural disasters such as earthquakes and building age effects are some of the main reasons to collapse, particularly with the scarcity of data on the impact of aspect ratio and corner radius on the confinement effectiveness. Hence, it is crucial to investigate if these columns (with different aspect ratios) can be made safe by strengthening them with carbon fiber-reinforced polymers (CFRP) sheets. Therefore, experimental and numerical studies of CFRP-strengthened low-strength reinforced concrete short rectangular, square, and circular columns were studied. In this investigation, a total of 6 columns divided into three sets were evaluated. The first set had two circular cross-sectional columns, the second set had two square cross-section columns, and the third set has two rectangular cross-section columns. Furthermore, FEM validation has been conducted for some of the experimental results obtained from the literature. The experimental results revealed that the confinement equations for RC columns as per both CSA and ACI codes could give incorrect results for low-strength concrete. The control specimen (unstrengthened ones) displayed that both ACI and CSA equations overestimate the ultimate strength of low-strength RC columns by order of extent. For strengthened columns with CFRP, the code equations of CSA and ACI code overestimate the maximum strength by around 6 to 13% and 23 to 29%, respectively, depending on the cross-section of the column (i.e., square, rectangular, or circular). Results of finite element models (FEMs) showed that increasing the layer number of new commonly CFRP type (B) from one to 3 for circular columns can increase the column's ultimate loads by around eight times compared to unjacketed columns. However, in the case of strengthened square and rectangular columns with CFRP, the increase of the ultimate loads of columns can reach up to six times and two times, respectively.
The XRF core scanner was used, to analyze high resolution chemical elements in deep sea sediment cores from Clarion-Clipperton fracture zone of the northeastern Pacific. Comparison of data estimated by the XRF core scanner with ICP-AES showed relatively weak correlation coefficients between elements (especially Ba, Pb, Sr, Zr) except for Mn contents ($r^2$ > 0.89). However down-core variations of most elements seemed to be well matched each other and furthermore, XRF core scanner data reflected changes of sedimentary facies characterized by sediment colors. Mn/Al ratio dramatically changed at boundaries of facies in BC08-02-05 and BC08-02-13 but progressive changes occured in BC08-02-02, BC08-02-09 and BC08-02-10 where the sediments have been affected by bioturbations. The difference of Mn/Al ratio in each facies (Facies I, Facies II, Facies III) has been caused by redox condition of depositional environment. Vertical change of Mn/Al ratio were divided into two types probably affected by activities of benthic organisms in the study area.
Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.7
no.1
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pp.29-36
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2019
This study investigated the self-healing properties of blast furnace slag cement paste sample with $Na_2SO_4$ as a blast furnace slag activator after conducting the permeability test. Self-healing properties were examined by crack filling ratio and quantification of self-healing products. The degree of self-healing was evaluated by the crack filling ratio, and the crack filling ratio was analyzed by panoramic analysis using BSE-DIP for objectivity. The average crack filling ratio showed a tendency of decreasing from the upper part of the specimen to the lower part as the average of the top part was 18%, the middle part was 7% and the bottom part was 5% on average. The maximum crack filling ratio was 44% and the minimum crack filling ratio was 3%. The residual self-healing product after the permeability test contained a large amount of Ca element and Al element derived from the blast furnace slag, and the Si element was mainly present near the crack surface. The most abundant minerals in self-healing products were about 68% C-A-H. $CaCO_3$ was about 13% and C-A-S-H was about 8%. Three minerals accounted for 90% of self-healing products. C-A-H was mainly present at a part slightly distant from the crack surface and showed an angular or acicular shape. The C-A-S-H was generated on the surface naturally connected to the existing specimen, and the $CaCO_3$ was generally observed on the surface of the specimen or the inside of the crack.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2002.05a
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pp.890-893
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2002
This study is focused to predict the behavior of Al foam with closed-cell structure during the 3 point bending test and the upsetting test according to aspect ratio. We calculated characters of aluminum foams with closed-cell structure and took the simulation. The effects on the aspect ratio of the cell was investigated parametrically. The analysis was carried out on two models, First, the bending test in elasticity of the rectangular beam, and Second, the upsetting test in plasticity of the circular cylinder. In the analysis, the deformation of the beam and the cylinder was influenced by the aspect ratio of the cell. Further, We assumed that the geometry of feared aluminum cell change the stress and strain in the test.
Roll bonding (RB) process of bi-metal laminates as a new noble method of bonding has been widely used in the production of bimetal laminates. In the present study, asymmetric roll bonding process as a new noble method has been presented to produce Al/Cu bimetallic laminates with the thickness reduction ratios 10%, 20% and 30% together with mismatch rolling diameter ($\frac{R_2}{R_1}$) ratio 1:1, 1:1.1 and 1:1.2. ABAQUS as a finite element simulation software was used to model the deformation of samples. The main attention in this study focuses on the bonding properties of Al/Cu samples. The effect of the $\frac{R_2}{R_1}$ ratios was investigated to improve the bond strength. During the simulation, for samples produced with $\frac{R_2}{R_1}=1:1.2$, the vertical plastic strain of samples was reach the maximum value with a high quality bond. Moreover, the peeling surface of samples after the peeling test was investigated by the scanning electron microscopy (SEM).
Al-Osta, Mohammed A.;Al-Sakkaf, Hamdi A.;Sharif, Alfarabi M.;Ahmad, Shamsad;Baluch, Mohammad H.
Computers and Concrete
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v.22
no.2
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pp.167-182
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2018
The modeling of loss of bond between reinforcing bars (rebars) and concrete due to corrosion is useful in studying the behavior and prediction of residual load bearing capacity of corroded reinforced concrete (RC) members. In the present work, first the possibility of using different methods to simulate the rebars-concrete bonding, which is used in three-dimensional (3D) finite element (FE) modeling of corroded RC beams, was explored. The cohesive surface interaction method was found to be most suitable for simulating the bond between rebars and concrete. Secondly, using the cohesive surface interaction approach, the 3D FE modeling of the behavior of non-corroded and corroded RC beams was carried out in an ABAQUS environment. Experimental data, reported in literature, were used to validate the models. Then using the developed models, a parametric study was conducted to examine the effects of some parameters, such as degree and location of the corrosion, on the behavior and residual capacity of the corroded beams. The results obtained from the parametric analysis using the developed model showed that corrosion in top compression rebars has very small effect on the flexural behaviors of beams with small flexural reinforcement ratio that is less than the maximum ratio specified in ACI-318-14 (singly RC beam). In addition, the reduction of steel yield strength in tension reinforcement due to corrosion is the main source of reducing the load bearing capacity of corroded RC beams. The most critical corrosion-induced damage is the complete loss of bond between rebars and the concrete as it causes sudden failure and the beam acts as un-reinforced beam.
Three fabrication techniques for forming thin barrier layer with uniform thickness and large barrier height in magnetic tunnel junction (MTJ) are discussed. First, the effect of immiscible element addition to Cu layer, a high conducting layer generally placed under the MTJ, is investigated in order to reduce the surface roughness of the bottom ferromagnetic layer, on which the barrier is formed. The Ag addition to the Cu layer successfully realizes the smooth surface of the ferromagnetic layer because of the suppression of the grain growth of Cu. Second, a new plasma source, characterized as low electron energy of 1 eV and high density of $10^{12}$$cm^{-3}$, is introduced to the Al oxidation process in MTJ fabrication in order to reduce damages to the barrier layer by the ion-bombardment. The magnetotransport properties of the MTJs are investigated as a function of the annealing temperature. As a peculiar feature, the monotonous decrease of resistance area product (RA) is observed with increasing the annealing temperature. The decrease of the RA is due to the decrease of the effective barrier width. Third, the influence of the mixed inert gas species for plasma oxidization process of metallic Al layer on the tunnel magnetoresistance (TMR) was investigated. By the use of Kr-O$_2$ plasma for Al oxidation process, a 58.8 % of MR ratio was obtained at room temperature after annealing the junction at $300{^{\circ}C}$, while the achieved TMR ratio of the MTJ fabricated with usual Ar-$0_2$ plasma remained 48.4%. A faster oxidization rate of the Al layer by using Kr-O$_2$ plasma is a possible cause to prevent the over oxidization of Al layer and to realize a large magnetoresistance.
Seo, J.M.;Noh, J.H.;Min, K.H.;Hwang, B.B.;Ham, K.C.;Jang, D.H.
Transactions of Materials Processing
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v.16
no.7
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pp.530-537
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2007
This paper is concerned with the analysis of plastic deformation of bimetal co-extrusion process. Two sets of material combination have been adopted for analysis, i.e. combinations of Cu/Al and Fe/Al. In the first set of material combination, the selected materials are AA 1100 aluminum alloy as hard material and CDA 110 as soft one. This type of material selection is to examine the effect of hard core and soft sleeve and vice versa on the deformation pattern in terms of plastic zone and velocity discontinuity along the contact surface between construction materials. Four different cases of co-extrusion process in terms of material combination and interference bonding were simulated to investigate the effect of material arrangement between core and sleeve, and of bonding on the plastic zones and velocity discontinuity. In the other set of material combination, model materials used as core and sleeve were AA 1100 and AISI 1010, which are relatively soft and hard, respectively. Process parameters except diameter ratio of core to sleeve material such as semi-die angle, reduction in area in global sense and die comer radius have been set constant throughout the simulation to concentrate our effort on the analysis of influence of diameter ratio on deformation behavior such as deformation zone, surface expansion, exit velocity discontinuity between composite materials, and extrusion forces.
Research advances in dental implantology have led to the development of several different types of materials and it is anticipated that continued research will lead to advanced dental implant materials. Currently used pure titanium has relatively low hardness and strength which may limit its ability to resist functional loads as a dental implant. Ti-6Al-4V also has potential problems such as corrosion resistance. osseointegration properties and neurologic disorder due to aluminium and vanadium, known as highly toxic elements, contained in Ti-6Al-4V. Newly developed titanium based alloys(Ti-20Zr-3Nb-3Ta-0.2Pd-1In, Ti-20Zr-3Nb-3Ta-0.2Pd) which do not contain toxic metallic components were designed by the Korea Institute of Science and Technology (KIST) with alloy design techniques using Zr, Nb, Ta, Pd, and In which are known as non-toxic elements. Biocompatibility and osseointegration properties of these newly designed alloys were evaluated after implantation in rabbit femur for 3 months. The conclusions were as follows : 1. Mechanical properties of the new designed Ti based alloys(Ti-20Zr-3Nb-3Ta-0.2Pd-1In, Ti-20Zr-3Nb-3Ta-0.2Pd) demonstrated close hardness and tensile strength values to Ti-6Al-4V. 2. New desinged experimental alloys showed stable corrosion resistance similar to the pure Ti but better than Ti-6Al-4V. However, the corrosion rate was higher for the new alloys. 3. Cell culture test showed that the new alloys have similar cell response compared with pure Ti and Ti-6Al-4V with no cell adverse reaction. 4. New designed alloys showed similar bone-metal contact ratio and osseointegration properties compared to pure Ti and Ti-6Al-4V after 3 months implantation in rabbit femur. 5. Four different surface treatments of the metals did not show any statistical difference of the cell growth and bone-metal contact ratio.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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