This study presents an experimental and numerically study about the effects of fiber reinforcement ratio on the behavior of concrete-filled steel tubes (CFST) under dynamic impact loading. In literature have examined the behavior of GFRP and FRP wrapped strengthened CFST elements impact loads. However, since the direction of potential impact force isn't too exact, there is always the probability of not being matched the impact force of the area where the reinforced. Therefore, instead of the fiber textile wrapping method which strengthens only a particular area of CFST element, we used fiber-added concrete-filled elements which allow strengthening the whole element. Thus, the effect of fiber-addition in concrete on the behavior of CFST elements under impact loads was examined. To do so, six simply supported CFST beams were constructed with none fiber, 2% fiber and 10% fiber reinforcement ratio on the concrete part of the CFST beam. CFST beams were examined under two different impact loads (75 kg and 225 kg). The impactors hit the beam from a 2000 mm free fall during the experimental study. Numerical models of the specimens were created using ABAQUS finite element software and validated with experimental data. The obtained results such as; mid-span displacement, acceleration, failure modes and energies from experimental and numerical studies were compared and discussed. Furthermore, the Von Misses stress distribution of the CFST beams with different ratio of fiber reinforcements were investigated numerically. To sum up, there is an optimum amount limit of the fiber reinforcement on CFST beams. Up to this limit, the fiber reinforcement increases the structural performances of the beam, beyond that limit the fiber reinforcement decreases the performances of the CFST beam under transverse impact loadings.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2002.05a
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pp.393-398
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2002
This study shows the fatigue test results of experiment on the strengthened slabs, the probability analysis of the fatigue behavior is also presented. Static und fatigue tests were performed on bridge decks strengthened with fiber plastics(Carbon Fiber Sheet, Glass Fiber Sheet, Grid Type Carbon Fiber). In this study, to analyze the probabilistic distribution of the fatigue life, the Weibull distribution was adopted. The Weibull distribution coefficient is inferred from the S-N diagram and the number of repeated load. As the result analysis, as the stress level is higher, the fatigue limit of the strengthened bridge deck are similarly discovered but in the range of the fatigue limit, CG specimen that was strengthened with Grid Type Carbon was proved most effective of reinforcement.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.52
no.2
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pp.143-152
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2015
In the present study, the fiber and matrix failure of composite laminates under arbitrary biaxial stresses were evaluated based on separate mode criteria such as Hasnin and Puck theories. There is a limitation to predict the fiber-dominant and/or matrix-dominant failures under arbitrary stress states using limit criteria (maximum stress and maximum strain theories) and interactive criteria (Tsai-Hill and Tsai-Wu theories). There is little literature for failure analysis of ships and offshore composite structures considering advanced failure theories such as Hashin and Puck theories. Furthermore, there is not enough practical commercial finite element analysis (FEA) code which is basically adopted the separate mode criteria. Hence, in the present study, the user-defined subroutine of commercial FEA code ABAQUS for evaluation of fiber and matrix failures of composite structures was developed based on Hashin and Puck failure criteria. And then, the proposed subroutine was validated by comparing with a series of experimental results of carbon- and glass-implemented composite laminates to guarantee the reliability and usefulness of the developed method.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.4
no.5
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pp.206-214
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1996
Because of the wide variety of the composite materials, inherent variability in properties, and complex temperature and strain rate dependence, large strain behavior of these materials has not been well characterized. Large strain behavior under uniaxial tension is characterized over a range of temperatures and strain rates, and a modified simple linear viscoelastic model is fit to the observed data. Of particular importance is the strain rate and temperature dependence of these composites, and it is the primary focus of this study. The strain rate and temperature dependence is then used to predict limiting tensile strains, based on Marciniak imperfection theory. Excellent correlation was obtained between model and experiment and the results are summarized in maps of forming limit as a function of strain rate and temperature.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2004.05a
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pp.18-21
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2004
This paper discusses how steel cord and PVA hybrid fibers enhance the performance of high performance fiber reinforced cementitious composites (HPRFCC) in terms of elastic limit, strain hardening response and post peak of the composites. The effect of microfiber(PVA) blending ratio is presented. For this purpose flexure, direct tension and split tension tests were conducted. It was found that HFRCC specimen shows multiple cracking in the area subjected to the greatest bending tensile stress. Uniaxial tensile test confirms the range of tensile strain capacity from 0.5 to $1.5\%$ when hybrid fiber is used. The cyclic loading test results identified a unique unloading and reloading response for this ductile composite. Cyclic loading in tension appears not to affect the tensile response of the material if the uniaxial compressive strength during loading is not exceeded.
Research on interfacial crack formation in orthotropic bi-materials has experienced a notable increase in recent years, driven by growing concerns about structural integrity and reliability. The existence of a crack at the interface of bi-materials has a substantial impact on mechanical strength and can ultimately lead to fracture. The primary objective of this article is to introduce a comprehensive analytical model and establish stress relationships for investigating interfacial crack between two non-identical orthotropic materials with desired crack-fiber angles. In this paper, we present the application of the Interfacial Maximum Tangential Stress (IMTS) criterion, in combination with the Reinforcement Isotropic Solid (RIS) model, to investigate the behavior of interfacial cracks in orthotropic bi-materials under mixed-mode I/II loading conditions. We analytically characterize the stress state at the interfacial crack tip using both Stress Intensity Factors (SIFs) and the T-stress term. Orthotropic materials, due to their anisotropic nature, can exhibit complex crack tip stress fields, making it challenging to predict crack initiation behavior. The secondary objective of this study is to employ the IMTS criterion to predict the crack initiation angle and explore the notable impact of the T-stress term on fracture behavior. Furthermore, we validate the effectiveness of our approach in evaluating Fracture Limit Curves (FLCs) for interfacial cracks in orthotropic bi-materials by comparing our FLCs with relevant experimental data from existing literature.
The new energy-based criterion, named Reinforcement Strain Energy Density (ReiSED), is proposed to investigate the fracture behavior of the cracked orthotropic materials in which the crack is embedded in the matrix along the fibers. ReiSED is an extension of the well-known minimum strain energy density criterion. The concept of the reinforced isotropic solid as an advantageous model is the basis of the proposed mixed-mode I/II criterion. This model introduces fibers as reinforcements of the isotropic matrix in orthotropic materials. The effects of fibers are qualified by defining reinforcement coefficients at tension and shear modes. These coefficients, called Reduced Stress (ReSt), provide the possibility of encompassing the fiber fraction in a fracture criterion for the first time. Comparing ReiSED fracture limit curve with experimental data proves the high efficiency of this criterion to predict the fracture behavior of orthotropic materials.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.20
no.2
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pp.209-229
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2022
This work provided a review of three techniques-(1) spectrochemical, (2) electrochemical, and (3) spectroelectrochemical-for molten salt medias. A spectroelectrochemical system was designed by utilizing this information. Here, we designed a spectroelectrochemical cell (SEC) and calibrated temperature controllers, and performed initial tests to explore the system's capability limit. There were several issues and a redesign of the cell was accomplished. The modification of the design allowed us to assemble, align the system with the light sources, and successfully transferred the setup inside a controlled environment. A preliminary run was executed to obtain transmission and absorption background of NaCl-CaCl2 salt at 600℃. It shows that the quartz cuvette has high transmittance effects across all wavelengths and there were lower transmittance effects at the lower wavelength in the molten salt media. Despite a successful initial run, the quartz vessel was mated to the inner cavity of the SEC body. Moreover, there was shearing in the patch cord which resulted in damage to the fiber optic cable, deterioration of the SEC, corrosion in the connection of the cell body, and fiber optic damage. The next generation of the SEC should attach a high temperature fiber optic patch cords without introducing internal mechanical stress to the patch cord body. In addition, MACOR should be used as the cell body materials to prevent corrosion of the surface and avoid the mating issue and a use of an adapter from a manufacturer that combines the free beam to a fiber optic cable should be incorporated in the future design.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.40
no.12
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pp.1013-1019
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2016
CFRP is the composite material manufactured by the hybrid resin on the basis of carbon fiber. As this material has the high specific strength and the light weight, it has been widely used at various fields. Particularly, the unidirectional carbon fiber can be applied with the layer angle. CFRP made with layer angle has the strength higher than with no layer angle. In this paper, the property of crack growth due to each layer angle was investigated on the crack propagation and fracture behavior of the CFRP compact tension specimen due to the change of layer angle. The value of maximum stress is shown to be decreased and the crack propagation is slowed down as the layer angle is increased. But the limit according to the layer angle is shown as the stress is increased again from the base point of the layer angle of $60^{\circ}$. This study result is thought to be utilized with the data which verify the probability of fatigue fracture when the defect inside the structure at using CFRP of mechanical structure happens.
This study was carried out to investigate the mechanical properties of fabric E-glass fiber reinforced laminated timber. Specimens used to Korean red pine(Pinus densiflora) and Japanese larch(Larix kaemferi). Fabric E-glass fiber was inserted in the solid wood with aqueous polymer-isocyanate resin(MPU-500). The results were as follows: 1. Aqueous polymer-isocyanate resin(MPU-500) was good resin to manufacture laminated timber. specially, it was satisfied to property standard of construction laminated timber(KS F 3021) except for two ply glass fiber. 2. Bending and shear strengths of solid wood inserted with fabric glass fibers were not different from control solid wood. But, proportional limit bending stress was increased following the number of fabric glass fibers. Therefore, it was considered that to improve the bending and shear strength of fabric glass fiber reinforced laminated timber, the glass fiber thickness and its mesh should be modified to fitness following working conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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