Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.11
no.5
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pp.219-226
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2003
The fatigue crack growth behavior of the SA516/60 steel used for pressure vessels was examined experimentally at room temperatures $25^{\circ}C$,$-30^{\circ}C$, $-60^{\circ}C$, $-80^{\circ}C$, $-100^{\circ}C$ and $-120^{\circ}C$ with stress ratio of R=0.05, 0.1 and 0.3. fatigue crack propagation rate da/dN related with stress intensity factor range $\Delta$K was influenced by stress ratio in stable than fatigue crack growth (Region II) with an increase in $\Delta$K. The resistance of fatigue crack growth at low temperature is higher compared with that at room temperature, which is attributed to the extent of plasticity-induced by compressive residual stress according to the cyclic loads. Fractographic examinations reveal that the differences of the fatigue crack growth characteristics between room and low temperatures are explained mainly by the crack closure and the strengthening due to the plasticity near the crack tip and roughness of the crack faces induced.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2002.10a
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pp.359-365
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2002
The fatigue crack growth behavior of the SA516/60 steel which is used for pressure vessels was examined experimentally at room temperature $25^{\circ}C,\;-30^{\circ}C,\;-60^{\circ}C,\;-80^{\circ}C,\;-100^{\circ}C$ and $-120^{\circ}C$ with stress ratio of R=0.05, 0.1 and 0.3. Fatigue crack propagation rate da/dN related with stress intensity factor range ${\Delta}K$ was influenced by stress ratio in stable of fatigue crack growth (Region II) with an increase in ${\Delta}K$. The resistance of fatigue crack growth at low temperature is higher compared with that at room temperature, which is attributed to tile extent of plasticity-induced by compressive residual stress according to the cyclic loads. Fractographic examinations reveal that the differences of the fatigue crack growth characteristics between room and low temperatures are mainly explained by the crack closure and the strengthening due to the plasticity induced and roughness induced.
Memarzadeh, Parham;Mousavian, Sayedmohammad;Ghehi, Mohammad Hosseini;Zirakian, Tadeh
Steel and Composite Structures
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v.35
no.2
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pp.215-235
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2020
Cracks and defects may occur anywhere in a plate under tension. Cracks can affect the buckling stability performance and even the failure mode of the plate. A search of the literature reveals that the reported research has mostly focused on the study of plates with central and small cracks. Considering the effectiveness of cracks on the buckling behavior of plates, this study intends to investigate the effects of some key parameters, i.e., crack size and location as well as the plate aspect ratio and support conditions, on the buckling behavior, stress intensity factor (SIF), and the failure mode (buckling or fracture) in cracked plates under tension. To this end, a sophisticated mathematical code was developed using MATLAB in the frame-work of extended finite element method (XFEM) in order to analyze the buckling stability and collapse of numerous plate models. The results and findings of this research endeavor show that, in addition to the plate aspect ratio and support conditions, careful consideration of the crack location and size can be quite effective in buckling behavior assessment and failure mode prediction as well as SIF evaluation of the cracked plates subjected to tensile loading.
Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM) has been developed by applying stress analysis to determine the stress intensity factor (SIF, K). The finite element method (FEM) is widely used as a standard tool for evaluating the SIF for various crack configurations. The prediction accuracy can be achieved by applying an adaptive Delaunay triangulation combined with a FEM. The solution can be solved using either direct or iterative solvers. This work adopts the element-by-element preconditioned conjugate gradient (EBE-PCG) iterative solver into an adaptive FEM to solve the solution to heal problem size constraints that exist when direct solution techniques are applied. It can avoid the formation of a global stiffness matrix of a finite element model. Several numerical experiments reveal that the present method is simple, fast, and efficient compared to conventional sparse direct solvers. The optimum convergence criterion for two-dimensional LEFM analysis is studied. In this paper, four sample problems of a two-edge cracked plate, a center cracked plate, a single-edge cracked plate, and a compact tension specimen is used to evaluate the accuracy of the prediction of the SIF values. Finally, the efficiency of the present iterative solver is summarized by comparing the computational time for all cases.
Murat Yaylaci;Ecren Uzun Yaylaci;Muhittin Turan;Mehmet Emin Ozdemir;Sevval Ozturk;Sevil Ay
Steel and Composite Structures
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v.50
no.1
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pp.77-87
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2024
In this study, the two-dimensional crack problem was investigated by using the finite element method (FEM)-based ANSYS package program and the artificial neural network (ANN)-based multilayer perceptron (MLP) method. For this purpose, a half-infinite functionally graded (FG) layer with a crack pressed through two rigid blocks was analyzed using FEM and ANN. Mass forces and friction were neglected in the solution. To control the validity of the crack problem model exercised, the acquired results were compared with a study in the literature. In addition, FEM and ANN results were checked using Root Mean Square Error (RMSE) and coefficient of determination (R2), and a well agreement was found. Numerical solutions were made considering different geometric parameters and material properties. The stress intensity factor (SIF) was examined for these values, and the results were presented. Consequently, it is concluded that the considered non-dimensional quantities have a noteworthy influence on the SIF. Also FEM and ANN can be logical alternative methods to time-consuming analytical solutions if used correctly.
The objective of this study is to develop polymer-impregnated concrete(PIC), which is a newly developed composite material made by impregnating polymer impregnanls into hardened normal concrete, and to develop analytical techniques for its proper applications. Crystalline methyl methacrylate(MMA) is chosen as a monomer of polymer impregnants. The corrlpositions of polymer impregnants and producing processes are developed by analyzing the effects of penetration, polymerization, thermal safety, and strengthening characteristics. On t he basis of experimental results of this study, various strength characteristics and stress strain constitutive relations are formulated in terms of the compressive strength of normal concrete and the polymer loadings, which can be applied for analysis and design of PIC members. In order to provide a model for fracture analysis of flexural members, fracture toughness, fracture energy, critical crack width, and tension softening relations near crack tip are also formulated in terms of member depth, initial notch depth, and the flexural strength of normal concrete. The structural analysis procedure and the finite element computer program developed in the study are applicable to evaluate elastic behavior, ultimate strength, and tension softening behavior of MMA type PIC structural members subject to various loading conditions. The accuracy and effectiveness of the developed computer program is examined by comparing the anal ytical results with the experimental results. Therefore, it is concluded that the developed structural analysis procedure and the finite element computer program are applicable to analysis and design of in-situ and precast PIC structural members.
Proceedings of the Korea Contents Association Conference
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2009.05a
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pp.1124-1129
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2009
This study aims to examine the effects of non-invasive constant microcurrent stimulation on expression of Bone Morphogenetic Protein(BMP) 4 after tibia fracture in rabbits. Twenty four rabbits with tibia fracture were randomly divided into control and experimental groups. Each group was divided into four subgroups, based on the duration of the experiment (3, 7, 14, 28 days). The experimental groups received a constant microcurrent stimulation of $20{\sim}25{\mu}A$ intensity with surface Ag-AgCl electrode (diameter 1cm, Biopac, U.S.A.) for 24 hours a day. Cathode of the microcurrent stimulator located on the tibia directly, anode of it did on the gastrocnemius muscle. Rabbits were sacrificed on each of the postoperative days 3, 7, 14, 28. To investigate how non- invasive constant microcurrent stimulation affects bone healing, immunohistochemical analysis of BMP-4 was performed at each point. After evaluation, the test results are as follows: Comparisons of immunohistochemical observation of BMP-4 in 7 days after tibial fracture show that there was shown to be a moderate positive reaction (++) on concentric circles of Harversian system andt he interstitial lamella in the control group, while there was a very strong positive reaction (++++) on concentric circles of Harversian system and interstitial lamellain the experimental group. These results suggest that applying non-invasive constant microcurrent stimulation on fractured bone is helpful to bone healing.
Proceedings of the Korean Society for Rock Mechanics Conference
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2000.09a
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pp.67-75
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2000
The numerical simulation of Brazilian fracture toughness test is carried out using PFC code and the influence parameters are analyzed such as shape of loading plane, size of Brazilian disc and unit panicle of model, loading angle and loading rate. The flattened Brazilian disc is adopted for applying uniform load. The range of loading angle(2$\alpha$) necessary to induce the tensile crack at disc center and to obtain the load-displacement curve giving the critical load for the stable crack propagation is shown as 20$^{\circ}$~40$^{\circ}$. In condition that the loading angle is 20$^{\circ}$, the mode-I fracture toughness is evaluated almost constant in the range of particle size less than I mm and loading rate less than 0.01 mm/s. This range of influence parameters seems appropriate condition for the tensile crack initiation at disc center and the control of stable crack propagation, which can give the reliance in evaluation of fracture toughness by Brazilian test.
The numerical simulation of Brazilian fracture toughness test is carried out using PFC code and the influence parameters are analyzed such as shape of loading plane, size of Brazilian disc and unit particle of model, loading angle and loading rate. The flattened Brazilian disc is adopted for applying uniform load. The range of loading angle(2$\alpha$) necessary to induce the tensile crack at disc center and to obtain the load-displacement curve giving the critical load for the stable crack propagation is shown as 20°∼40°. In condition that the loading angle is 20°, the mode-I fracture toughness is evaluated almost constant in the range of particle size less than 1 mm and loading rate less than 0.01㎜/s. This range of influence parameters seems appropriate condition for the tensile crack initiation at disc center and the control of stable crack propagation, which can give the reliance in evaluation of fracture toughness by Brazilian test.
In order to replace existing slit type steel plate on the wooden structure joint, the FRP-reinforced laminated plates were produced. Four types of FRP-reinforced laminated plates were produced according to the type of reinforcement and adhesive, and before applying to the joint, the adhesion performance test according to KSF 3021 and KSF 2160 and the Compact Tension (CT) type fracture toughness test specified in ASTM D5045-99 were carried out. As a result of adhesion performance test, all GFRP textile, GFRP sheet, and GFRP Textile-Sheet type FRP-reinforced laminated plates satisfied the requirement of soaking delamination percentage with smaller than 5% based on KS standard. However, aramid type specimen satisfied the standard as the soaking delamination percentage of 4.8% but it did not satisfied the standard as the water proof soaking delamination percentage of 70%. As a result of fracture toughness test, the volume ratio of reinforcement to timber became 23% so that the strength of FRP-reinforced laminated plates increased by two to four times in comparison to the control specimen. It was confirmed that the GFRP Textile-Sheet type specimen was most resistant to the fracture most since the ratio of stress intensity factor compared with that of the control increased to 61% owing to the parallel arrangement of glass fiber to the load. As a result of tensile shear strength test using FRP-reinforced laminated plates and nonmetal dowels, it is about 12% lower than metal connectors.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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