Kim, Youngmoo;Kwon, Young-Sam;Song, Young-Beom;Lee, Sung Ho
Journal of Powder Materials
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v.26
no.4
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pp.311-318
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2019
The objective of this study is to investigate the influence of powder shape and densification mechanism on the microstructure and mechanical properties of Ti-6Al-4V components. BE powders are uniaxially and isostatically pressed, and PA ones are injection molded because of their high strengths. The isostatically compacted samples exhibit a density of 80%, which is higher than those of other samples, because hydrostatic compression can lead to higher strain hardening. Owing to the higher green density, the density of BE-CS (97%) is found to be as high as that of other samples (BE-DS (95%) and P-S (94%)). Furthermore, we have found that BE powders can be consolidated by sintering densification and chemical homogenization, whereas PA ones can be consolidated only by simple densification. After sintering, BE-CS and P-S are hot isostatically pressed and BE-DS is hot forged to remove residual pores in the sintered samples. Apparent microstructural evolution is not observed in BE-CSH and P-SH. Moreover, BE-DSF exhibits significantly fine grains and high density of low-angle grain boundaries. Thus, these microstructures provide Ti-6Al-4V components with enhanced mechanical properties (tensile strength of 1179 MPa).
Su, Yong;Pan, Zhiwei;Peng, Yongpei;Huang, Shenghong;Zhang, Qingchuan
Smart Structures and Systems
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v.24
no.6
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pp.759-768
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2019
In nuclear fusion reactors, the key structural component (i.e., the plasma-facing component) undergoes high heat flux cyclic loading. To ensure the safety of fusion reactors, an experimental study on the temperature-induced creep of stainless steel under heat flux cyclic loading was performed in the present work. The strains were measured using a stereo digital image correlation technique (3D-DIC). The influence of the heat haze was eliminated, owing to the use of a vacuum environment. The specimen underwent heat flux cycles ($500^{\circ}C-1000^{\circ}C$) with different mechanical preloads (0 kN, 10 kN, 30 kN, and 50 kN). The results revealed that, for a relatively large preload (for example, 50 kN), a single temperature cycle can induce a residual strain of up to $15000{\mu}{\varepsilon}$.
Ground motions recorded in near-fault sites, where the rupture propagates toward the site, are significantly different from those observed in far-fault regions. In this research, finite element modeling is used to investigate the effect of pile cap stiffness on the seismic response of soil-pile-structure systems under near-fault ground motions. The Von Wolffersdorff hypoplastic model with the intergranular strain concept is applied for modeling of granular soil (sand) and the behavior of structure is considered to be non-linear. Eight fault-normal near-field ground motion records, recorded on rock, are applied to the model. The numerical method developed is verified by comparing the results with an experimental test (shaking table test) for a soil-pile-structure system. The results, obtained from finite element modeling under near-fault ground motions, show that when the value of cap stiffness increases, the drift ratio of the structure decreases, whereas the pile relative displacement increases. Also, the residual deformations in the piles are due to the non-linear behavior of soil around the piles.
A wet type scrubber for merchant vessel uses super austenitic stainless steels with pitting resistance equivalent number (PREN) of 40 or higher for operation in a harsh corrosive environment. However, it is expensive due to a high nickel content. Thus, electrochemical behavior and cavitation erosion characteristics of UNS S32750 as an alternative material were investigated. Microstructure analysis revealed fractions of ferritic and austenitic phases of 48% and 52%, respectively, confirming the existence of ferritic matrix and austenitic island. Potentiodynamic polarization test revealed damage at the interface of the two phases because of galvanic corrosion due to different chemical compositions of ferritic and austenitic phases. After a cavitation test, a compressive residual stress was formed on the material surface due to impact pressure of cavity. Surface hardness was improved by water cavitation peening effect. Hardness value was the highest at 30 ㎛ amplitude. Scanning electron microscopy revealed wave patterns due to plastic deformation caused by impact pressure of the cavity. The depth of surface damage increased with amplitude. Cavitation test revealed larger damage caused by erosion in the ferritic phase due to brittle fracture derived from different strain rate sensitivity index of FCC and BCC structures.
Ji, Zhou;Zongping, Chen;Maogen, Ban;Yunsheng, Pang
Structural Engineering and Mechanics
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v.84
no.5
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pp.575-590
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2022
In this paper, bond-slip behavior of high strength concrete filled circular steel tube (HSCFCST) after elevated temperatures treatment was studied. 17 specimens were designed for push-out test. The influence was discussed as following parameters: (a) concrete strength, (b) constant temperature, and (c) bond length. The results showed that (1) after elevated temperatures treatment, the bond strength of the HSCFCST specimens increased first and then decreased with temperature rising; (2) the bond strength increased with the increase of concrete strength at room temperature, while the influence subsided after elevated temperatures treatment; (3) the strain of the circular steel tube was distributed exponentially along its length, the stress changed from exponential distribution to uniform distribution with the increase of load; (4) the bond damage process was postponed with the increase of constant temperature; and (5) the energy consumption capacity of the bonding interface increased with the rise of concrete strength and constant temperature. Moreover, computational formulas of ultimate and residual bond strength were obtained by regression, and the bond-slip constitutive models of HSCFCSTs after elevated temperatures was established.
In order to directly apply seawater and sea sand in construction without desalination, a type of square concrete-filled steel tube (CFST) encased with prefabricated seawater sea-sand concrete filled Polyvinyl Chloride (PVC)/Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) tube column was proposed. Twenty short columns were tested under uniaxial loads, and the test parameters included inner tube types, seawater sea-sand concrete replacement ratios, concrete strength, the wrapping area of Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) strips and the thickness of GFRP tube. The effects of the parameters on failure modes, loading capacity, ductility and strain responses were discussed. All the tested specimens failed with serious buckling of the steel tubes and fracture of the inner tubes. The specimens had good residual bearing capacity corresponding to 64% to 88.9% of the peak capacity. The inner GFRP tubes and PVC tubes wrapped by CFRP strips provided stronger confinement to the core concrete, and were good choices for the proposed columns. Moreover, an analytical model for the composite column with different inner tube types was proposed.
The modeling efficiency of concrete meso-models close to real concrete is one of the important issues that limit the accuracy of mechanical simulation. In order to improve the modeling efficiency and the closeness of the numerical aggregate shape to the real aggregate, this paper proposes a method for generating a two-dimensional concrete meso-model based on pixel matrix and skeleton theory. First, initial concrete model (a container for placing aggregate) is generated using pixel matrix. Then, the skeleton curve of the residual space that is the model after excluding the existing aggregate is obtained using a thinning algorithm. Finally, the final model is obtained by placing the aggregate according to the curve branching points. Compared with the traditional Monte Carlo placement method, the proposed method greatly reduces the number of overlaps between aggregates by up to 95%, and the placement efficiency does not significantly decrease with increasing aggregate content. The model developed is close to the actual concrete experiments in terms of aggregate gradation, aspect ratio, asymmetry, concavity and convexity, and old-new mortar ratio, cracking form, and stress-strain curve. In addition, the cracking loss process of concrete under uniaxial compression was explained at the mesoscale.
The weakening effect of water on rocks is one of the main factors inducing deformation and failure in rock engineering. To clarify this weakening effect, immersion tests and post-immersion triaxial compression tests were conducted on sandstone and mudstone. The results showed that the strength of water-immersed sandstone decreases with increasing immersion time, exhibiting an exponential relationship. Similarly, the strength of water-immersed mudstone decreases with increasing environmental humidity, also following an exponential relationship. Subsequently, a statistical damage model for water-weakened rocks was proposed, changes in elastic modulus to describe the weakening effect of water. The model effectively simulated the stress-strain relationships of water-affected sandstone and mudstone under compression. The R2 values between the theoretical and experimental peak values ranged from 0.962 to 0.996, and the MAPE values fell between 3.589% and 9.166%, demonstrating the model's effectiveness and reliability. The damage process of water-saturated rocks corresponds to five stages: compaction stage - no damage, elastic stage - minor damage, crack development stage - rapid damage increase, post-peak residual stage - continuous damage increase, and sliding stage - damage completion. This study provides a foundational reference for researching the fracture characteristics of overlying strata during coal mining under complex hydrogeological conditions.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.38
no.8
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pp.857-862
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2014
The research on a thermal stress control layer (TSCL) begins to undertake to reduce residual stress and strain in the vicinity of the joined region between the hardfacing layer and the base part. The goal of this paper is to estimate the material combination and the thickness of TSCL for the Stellite21 hardfaced STD61 hot working tool steel via three-dimensional finite element analysis (FEA). TSCL is created by the combination of Stellite21 and STD61. The thickness of TSCL ranges from 0.5 mm to 1.5 mm. The influence of the material combination and the thickness of TSCL on temperature, thermal stress and thermal strain distributions of the hardfaced part have been investigated. The results of the investigation have been revealed that a proper material combination of TSCL is Stellite21 of 50 % and STD61 of 50 %, and its appropriate thickness is 1.0 mm.
The purpose of this work was to investigate the antibacterial activity of Lactobacillus plantarum YK-9 isolated from fermented Kimchi. Morphological and biochemical characteristics of L. plantarum YK-9 were examined. Phylogenetic analysis using 16S rRNA sequencing was performed to identify the strain, and the strain could be assigned to Lactobacillus plantarum, designated as L. plantarum YK-9. The strain was registered in GenBank as [FJ669130]. During the incubation period of L. plantarum YK-9, the changes of bacterial growth and residual organic acids were monitored. HPLC was used to confirm the organic acids produced in the cultures as metabolites. L. plantarum YK-9 produced both lactic acid and acetic acid, which were responsible for the pH decrease during growth. Initial pH 7.0 of the cultures decreased to 3.6 at the incubation after 72 hours, and concentrations of lactic acid and acetic acid increased to approximately 588.7 mM and 255.5 mM, respectively. The antibacterial activities against food-poisoning causing bacteria were examined with 20-fold concentrated culture supernatants from L. plantarum YK-9, and the antibacterial effects were clearly observed against all the bacteria tested in this work.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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