This paper introduces a novel technique to detect and isolate the failures of multiple actuators connected to a system. Failure of actuator considered in this study could be any type of erroneous input that is different from commanded one. The interaction matrix technique allows the development of input-output equations that are only influenced by one target input. These input-output equations serve as an effective toot to monitor the integrity of each actuator regardless of the status of the other actuators. The method is capable of real-time actuator failure detection and isolation under any type of input excitation. The laboratory experiment using 8-bay NASA truss structure verifies the feasibility of the proposed method.
A two-dimensional progressive failure analysis method is presented for the strength characterization of the composite joints under pin loading. The eight-nodes laminated she]1 element is utilized based on the updated Lagrangian formulation. The criteria by Yamada-Sun, Tsai-Wu, and the maximum stress are used for the failure estimation. The stiffness of failed layer is degraded by the complete unloading method. No factor depending on test is included in the finite element analysis except for the material strength and stiffness. Total 20 plate specimens with and without hole are tested to validate the finite element prediction. The Tsai-Wu failure criterion most conservatively estimates the strength of laminate, and the maximum stress criterion yields the highest strength because it does not consider the coupling of the failure modes. The strength by Yamada-Sun method neglecting the matrix failure effect are located between other two methods and shows best agreement with test result for laminate with hole.
Traditionally unidirectional laminated composite which are characterized by high specific stiffness and strength were used for structural application. But theses composites are highly susceptible to impact damage because of lower transverse tensile strength. The main failure modes of laminated composite are fiber breakage, matrix cracking and delamination for low velocity impact. The modified failure criterions are implemented to predict these failure modes with finite element analysis. Failure behavior of the woven fabric laminated composite which is used in forehead part of subway to lighten weigh has been studied. The new failure criterions are in good agreement with experimental results and can predict the failure behavior of the woven fabric composite plate subjected to low velocity impact more accurately.
The objective of this research is to develop real-time failure detection techniques for damage assessment of composite materials using optical fiber sensors. Signals from matrix cracking or fiber fracture in composite laminates are treated by signal processing unit in real-time. This paper describes the implementation of time-frequency analysis such as the Short Time Fourier Transform(STFT) to determine the time of occurrence of failure. In order to verify the performance of the optical fiber sensor for stress wave detection, we performed pencil break test with EFPI sensor and compared it with that of PZT. The EFPI sensor was embedded in composite beam to sense the failure signals and a tensile test was performed. The signals of the fiber optic sensor when damage occurred were characterized using STFT and wavelet transform. Failure detection system detected the moment of failure accurately and showed good sensitivity with the infinitesimal failure signal.
일반적으로 복합재의 강도에 대한 크기 효과는 입자강화 알루미늄 복합재 제조시, 입자와 기지재를 압밀한 후 냉각할 때 입자와 기지재 사이의 열팽창계수 차에 의하여 기지재에 펀칭되는 기하적 필수 전위와, 변형 중 입자와 기지재사이의 탄소성 강성도 차로 인해 발생하는 변형률 구배 소성으로 인한 기하적 필수 전위가 주로 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 이러한 두 종류의 기하적 필수 전위를 전위 소성 이론에 입각하여 강도로 환산한 후 계층적으로 입자 주위 유한요소 영역에 할당하여 동일한 체적비에서 입자의 크기에 따라 변화하는 복합재의 파손 거동을 효과적으로 예측하였다. 이 방법을 적용함으로써 구형입자의 경우 간단한 축대칭 유한요소 모델링과 실험데이터를 연계하여 입자강화 복합재의 입자 크기 의존 강도 및 파손 효과를 수월하게 예측할 수 있음을 보였다. 또한 서로 다른 입자의 체적비 및 크기에 대하여SiC강화 알루미늄 2124-T4 복합재의 강도와 파손 거동이 분명한 차이가 있음을 보인다.
고장모드, 영향 및 임계분석(FMECA)은 시스템의 구성요소가 갖는 잠재적인 고장모드와 각 고장모드가 시스템에 미치는 영향을 평가하는 도구로 활용된다. 일반적으로 FMECA는 관련 전문가들의 의견에 따라 고장모드의 심각도와 치명도를 평가하여 이를 위험도 매트릭스의 양축으로 나타냄으로써 중요한 고장모드에 대한 분석을 수행한다. 그러나 이러한 절차는 평가가 전문가의 주관에 의해 이루어져 결과에 불확실성이 포함될 수밖에 없다. 따라서 본 논문에서는 최소절단집(MCS)와 퍼지이론을 이용한 새로운 FMECA 절차를 제안한다. 심각도 평가에 있어서는 MCS를 이용함으로써 객관적인 구조적 중요도를 평가할 수 있게 하였고, 치병도의 평가에서는 설비의 대표적인 고장률을 이용하였다. 그리고 두 지수를 종합하기 위해 퍼지 전문가 시스템을 구성하여 종합적인 위험도를 평가하였다.
보강재의 방향, 표면거칠기 그리고 점토의 함수비가 보강점토의 응력-변형률 거동 및 파괴거동에 미치는 영향을 조사하기 위하여 강으로 보강된 점토를 대상으로 일축압축시험을 실시하였다. 시험결과 보강점토 강도의 증가 또는 감소는 보강재의 방향과 점토의 함수비에 영향을 받고 있는 것으로 나타났다. 보강재 설치방향에 따른 점토의 강도저하는 점토와 보강재의 경계면 끝에서 발생된 균열과 관련이 있는 것으로 판단된다. 파괴역학 이론을 적용하여 보강점토의 파괴 거동에 대한 이론적인 고찰을 하였으며 시험 결과를 이론적인 예측결과와 비교하였다. 폐합된 균열이 내재된 물질의 파괴기준을 적용하여 예측한 균열진행 방향은 시험으로부터 측정된 값과 비교적 잘 일치되었다.
The degradation behavior of fuel cladding is a very import concern in nuclear power generation, because the operation of nuclear plants can be limited by fuel cladding degradation. In order to evaluate the hydride effect on failure of zirconium fuel claddings, a ring tensile test for the circumferential direction was carried out at room temperature for claddings having different hydride characteristics such as density and orientation; microstructural evaluation was also performed for those claddings. The circumferential failure of the claddings was promoted by increasing the hydride concentration in the matrix; however, the failure of the claddings was affected by the hydride orientation rather than by the hydride concentration in the matrix. From fracture surface observation, the cladding failure during the ring tensile test was matched with the hydride orientation.
Concrete is an inhomogeneous material consisting of larger aggregates and sand embedded in a cement paste matrix. In this study, an acoustic emission technique has been used to clarify the microscope failure mechanisms of concrete under three point bending test. AE source location has also been done to monitor the activities of internal damage and the progress of microscopic failure path during the loading. The relationship between AE characteristic and microscopic and microscopic failure mechanism is discussed.
In the present study, an evaluation method for progressive failure of composite laminates has been proposed based on Puck's failure criterion and damage mechanics. The initial failure (or initiation of crack/delamination) has been assessed using Puck's failure criterion, and the progressive failure (or growth of crack/delamination) has been evaluated using fiber- and matrix-dependent damage variables. Based on Puck's failure criterion-damage mechanics coupling theories, the ABAQUS user-defined subroutine UMAT has been developed in order to analyze the progressive failure of glass/carbon fiber-reinforced composite laminates efficiently. In addition, the developed subroutine has been applied to progressive failure problem of industrial composite laminates, and the analysis results has been compared to experimental results which have been already reported in publications. It was confirmed that the simulation results were coincided well with the reported composite failure results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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