This paper presents the non-destructive evaluation of a high-speed railway bridge using train-induced strain responses. Based on the train-track-bridge interaction analysis, the strain responses of a high-speed railway bridge under moving trains with different operation status could be calculated. The train induced strain responses could be divided into two parts: the force vibration stage and the free vibration stage. The strain-displacement relationship is analysed and used for deriving critical displacements from theoretical stain measurements at a forced vibration stage. The derived displacements would be suitable for the condition assessment of the bridge through design specifications defined indexes and would show certain limits to the practical application. Thus, the damage identification of high-speed railways, such as the stiffness degradation location, needs to be done by comparing the measured strain response under moving trains in different states because the vehicle types of high-speed railway are relatively clear and definite. The monitored strain responses at the free vibration stage, after trains pass through the bridge, would be used for identifying the strain modes. The relationship between and the degradation degree and the strain mode shapes shows certain rules for the widely used simply supported beam bridges. The numerical simulation proves simple and effective for the proposed method to locate and quantify the stiffness degradation.
INCONEL 718, nickel based superalloy, has good formability, high strength, excellent corrosion resistance and mechanical properties at high temperature. Owing to theses attractive properties, it finds use in applications such as combustion system, turbine engines and nuclear reactors. In such applications, components are typically required to be tolerant of high stress impact loading. This may cause material degradation and lead to catastrophic failure during service operation. In order to design optimal structural parts made of INCONEL 718, accurate understanding of material's mechanical properties, dynamic behavior and fracture characteristic as a function of strain rates are required. This paper concerned with the dynamic material properties of the INCONEL 718 for the various strain rates. The dynamic response of the INCONEL 718 at intermediate strain rate is obtained from the high speed tensile test machine test and at the high strain rate is from the split Hopkinson pressure bar test. Based on the experimental results, the effects of strain rate on dynamic flow stress, work hardening characteristics, strain rate sensitivity and elongation to the failure are evaluated. Experimental results from both quasi-static and high strain rate up to the 5000/sec are interpolated in order to construct the Johnson-Cook model as the constitutive relation that should be applied to simulate and design the structural parts made of INCONEL 718.
INCONEL 718, nickel based superalloy, has good formability, high strength, excellent corrosion resistance and mechanical properties at high temperature. Owing to theses attractive properties, it is utilized in applications such as combustion system, turbine engines and nuclear reactors. In such applications, components are typically required to be tolerant of high stress impact loading. This may cause material degradation and lead to catastrophic failure during service operation. Accurate understanding of material's mechanical properties with various strain rates is required in order to guarantee the reliability of structural parts made of INCONEL 718. This paper is concerned with the dynamic material properties of the INCONEL 718 at various strain rates. The dynamic response of the INCONEL 718 at the intermediate strain rate is obtained from the high speed tensile test and at the high strain rate is from the split Hopkinson pressure bar test. The effect of the strain rate on dynamic flow stress, work hardening characteristics, strain rate sensitivity and elongation to the failure is evaluated with the experimental results. Experimental results from both the quasi-static and the high strain rate up to 5000/sec are interpolated in order to construct the Johnson-Cook model as the constitutive relation that should be applied to simulate and design the structural parts made of rNCONEL 718.
This paper proposes a simplified elastic-plastic analysis procedure using the penalty factors presented in the Code Case N-779 for strain-based fatigue assessment of nuclear safety class 1 components under severe seismic loads such as safety shutdown earthquake and beyond design-basis earthquake. First, a simplified elastic-plastic analysis procedure for strain-based fatigue assessment of nuclear safety class 1 components under the severe seismic loads was proposed based on the analysis result for the simplified elastic-plastic analysis procedure in the Code Case N-779 and the stress categories corresponding to normal operation and seismic loads. Second, total strain amplitude was calculated directly by performing finite element cyclic elastic-plastic seismic analysis for a hot leg nozzle in pressurizer surge line subject to combined loading including deadweight, pressure, seismic inertia load, and seismic anchor motion, as well as was derived indirectly by applying the proposed analysis procedure to the finite element elastic stress analysis result for each load. Third, strain-based fatigue assessment was implemented by applying the strain-based fatigue acceptance criteria in the ASME B&PV Code, Sec. III, Subsec. NB, Article NB-3200 and by using the total strain amplitude values calculated. Last, the total strain amplitude and the fatigue assessment result corresponding to the simplified elastic-plastic analysis were compared with those using the finite element elastic-plastic seismic analysis results. As a result of the comparison, it was identified that the proposed analysis procedure can derive reasonable and conservative results.
이 연구에서는 빠른 조류 환경에서의 재킷식 해양구조물인 울돌목 시험조류발전소 구조물에 대한 시공 중 및 운영 중 변형률을 장기 계측하여, 계측 자료를 다양하게 분석하였다. 우선 구조물 시공 단계별 변형률 응답의 변화를 분석하여, 양중, 블록재하, 파일 인발 및 근입 등의 작업 시 변형률에 큰 변화가 발생함을 제시하였다. 또한 재킷 레그 절단과 같은 구조변경 후의 고정하중 및 조류하중에 의한 변형률 변화를 분석하여, 조류하중보다는 고정하중에 의한 변형률의 변화가 크게 발생함을 확인하였으며, 운영 중 계측 결과로부터 주요 변동 주기 성분을 분석하여, 변형률 계측 자료에 M2 및 M4 조석 성분과 동일한 주기를 갖는 장주기 성분이 가장 크게 존재함을 확인하였다. 마지막으로 변형률 기반의 구조 건전성 모니터링에 있어 중요한 변형률 예측 모델을 신경망 기반으로 작성하여, 조류 유속 및 조위에 따른 변형률을 합리적인 수준에서 예측할 수 있음을 확인하였다.
With the development and utilization of urban underground space, the artificial ground freezing technology has been widely used in the construction of underground engineering in soft soil areas. The mechanical properties of soft clay changed greatly after freezing and thawing, which affected the seismic performance of underground structures. In this paper, a series of triaxial tests were carried out to study the dynamic response of the freezing-thawing clay under the seismic load considering different dynamic stress amplitudes and different confining pressures. The reduction factor of dynamic shear stress was determined to correct the amplitude of the seismic load. The deformation development mode, the stress-strain relationship and the energy dissipation behavior of the soft clay under the seismic load were analyzed. An empirical model for predicting accumulative plastic strain was proposed and validated considering the loading times, the confining pressures and the dynamic stress amplitudes. The relevant research results can provide a theoretical reference to the seismic design of underground structures in soft clay areas.
The flow stress of 304 stainless steel during hot forming process were determined by conducting hot compression tests at the range of 1273 K∼1423 K and 0.05 /s∼2.0 /s as these are typical temperature and strain rate in hot forging operation. In this material, Dynamic recrystallization was found to be the major softening mechanism with this conditions as Previous studies. Based on the observed phenomena, a constitutive model of flow stress was assumed as a function of strain, strain rate, temperature. In the constitutive model, the effects of strain hardening and dynamic recrystallization were taken into consideration. A finite element method connected to constitutive model was performed to predict the dynamic recrystallization behaviors and also stress-strain curves in hot compression of 304 stainless steel.
During an actual forming operation, a material may undergo considrably large changes in strain path, and these changes can significantly alter the forming limits. So, in this study, modified forming limit curves(FLCs) in complex strain path are determined with specially designed jig to give test specimens with desired prestrains in uniaxial or biaxial deformation mode. In another part of present study, theoretical prediction of FLCs is attempted with MK's theory and Hosford's yield criterion to give forming limit curves in positive minor strain region and with Hill's local necking theory in negative minor strain region. Comparison of these theoretical results with experimental ones will be mentioned for both linear and complex strain path.
Jo, Hongki;Park, Jong-Woong;Spencer, B.F. Jr.;Jung, Hyung-Jo
Smart Structures and Systems
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제11권5호
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pp.477-496
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2013
Due to their cost-effectiveness and ease of installation, wireless smart sensors (WSS) have received considerable recent attention for structural health monitoring of civil infrastructure. Though various wireless smart sensor networks (WSSN) have been successfully implemented for full-scale structural health monitoring (SHM) applications, monitoring of low-level ambient strain still remains a challenging problem for WSS due to A/D converter (ADC) resolution, inherent circuit noise, and the need for automatic operation. In this paper, the design and validation of high-precision strain sensor board for the Imote2 WSS platform and its application to SHM of a cable-stayed bridge are presented. By accurate and automated balancing of the Wheatstone bridge, signal amplification of up to 2507-times can be obtained, while keeping signal mean close to the center of the ADC span, which allows utilization of the full span of the ADC. For better applicability to SHM for real-world structures, temperature compensation and shunt calibration are also implemented. Moreover, the sensor board has been designed to accommodate a friction-type magnet strain sensor, in addition to traditional foil-type strain gages, facilitating fast and easy deployment. The wireless strain sensor board performance is verified through both laboratory-scale tests and deployment on a full-scale cable-stayed bridge.
Optimizing the tapping time of a blast furnace is important to a stable operation and life extension. To optimize the tapping time of the blast furnace, the location of Hearth Liquid Level should be recognized. There are several ways to measure the hearth liquid level in the blast furnace, such as Electromotive Force(EMF) measurement, pressure measurement by putting in nitrogen probe and manometry with strain gauge. In this paper, it will be discussed using strain gauge among the three methods. Conventional strain gauge must be revised periodically. Since, internal pressure, temperature of internal refractory material and wind pressure have effect on the strain gauge. However, static pressure value is required to compensate. To solve these problems, this paper suggests finding relationship between Hearth Liquid Level and strain gauge output, adding digital filter in strain gauge. Using the proposed method, it was possible to estimate the hearth liquid level and determine the appropriate tapping time. Usefulness of the proposed method through simulations and experimental results are confirmed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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