General criteria for the risering design of steel castings and commercial codes for the flow and solidification analysis were used to design the optimized risering in V-process. Three type of specimens were chosen including thin plates and a thick disc. Sided riser installed in the front of a plate casting was effective to prevent the shrinkage defects and to increase the casting yield ratio. Exothennic sleeve and chill were also effective. It was possible to apply the general criteria for the risering design of steel castings to V-process. Temperature of a mold surface was expected to rise over $1,000^{\circ}C$ in the temperature calculation considering radiation effect of molten metal in the mold. Since weakening temperature of the vinyl used in V-process is about $70^{\circ}C$, it should be emphasized that a proper coating of the vinyl film is necessary to prevent the possibility of burning out of the vinyl by the molten metal.
Park, Duck-Gun;Kishore, M.B.;Kim, J.Y.;Jacobs, L.J.;Lee, D.H.
Journal of Magnetics
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v.21
no.1
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pp.57-60
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2016
Non Destructive Testing (NDT) methods that are capable of detecting the wall thinning and defects through insulation and cladding sheets are necessary. In this study we developed a Pulsed Eddy Current (PEC) system to detect wall thinning of ferro magnetic steel pipes covered with 95 mm thick fiber glass thermal insulator and shielded with aluminum plate of thickness 0.4 mm. In order to confirm the thickness change due to wall thinning, two different sensors, a hall sensor and a search coil sensor were used as a detecting element. In both the cases, the experimental data indicates a considerable change in the detected pulse corresponding to the change in sample thickness. The thickness of the tube was made to change such as 2.5 mm, 5 mm and 8 mm from the inner surface to simulate wall thinning. Fast Fourier Transform (FFT) was calculated using window approach and the results were summarized which shows a clear identification of thickness change in the test specimen by comparing the magnitude spectra.
Some structural members of large-scale marine vessels such as large-scale offshore structures and very large container ships are assembled by very thick plates of which thickness exceeds 60mm. Also, high-tensile steels have been selected to meet the required structural strength and fatigue strength. Generally, multi-pass welding method such as FCA(Flux-Core Arc) welding has been used to join the thick plates. Considering the welding residual stresses, fatigue strength of the welded joints of thick plates should be assured since the residual stress influences the fatigue strength. This paper presents a numerical procedure to investigate the residual stress of structure joined by multi-pass FCA welding so that it can be incorporated into the fatigue strength assessment considering the effect of welding residual stress. The residual stress distribution is also measured by X-Ray diffraction method. The residual stress obtained by the computational model also has been compared with that of experiment. The results of FEA are in very good agreement with the experimental measurements.
We have investigated the traits of clad metals in hot-rolled clad steel plates, including the sensitization and mechanical properties of STS 316 steel plate and carbon steel (A516), under various specific circumstances regarding post heat treatment, multilayered welds, and thick or repeated welds for repair. For evaluations, sectioned weldments and external surfaces were investigated to reveal the degree of sensitization by micro vickers hardness, tensile, and etching tests the results were compared with those of EPR tests. The clad steel plates were butt-welded using FCAW and SAW with the time of heat treatment as the variable, a that was conducted at $625^{\circ}C$, for 80, 160, 320, 640, and 1280 min. Then, the change in corrosion resistance was evaluated in these specimens. With carbon steel (A516), as the heat treatment time increased, the annealing effect caused the tensile strength to decrease. The micro-hardness gradually increased and decreased after 640 min. The elongation and contraction of the area also increased gradually. The oxalic acid etch test and EPR test on STS316 and the clad metal showed STEP structure and no sensitization. From the test results on multi-layered and repair welds, it could be concluded that there is no effect on the corrosion resistance of clad metals. The purpose of this study was to suggest some considerations for developing on-site techniques to evaluate the sensitization of stainless steels.
Nasihatgozar, M.;Khalili, S.M.R.;Fard, K. Malekzadeh
Steel and Composite Structures
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v.24
no.2
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pp.151-176
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2017
This paper deals with general equations of motion for free vibration analysis response of thick three-layer doubly curved sandwich panels (DCSP) under simply supported boundary conditions (BCs) using higher order shear deformation theory. In this model, the face sheets are orthotropic laminated composite that follow the first order shear deformation theory (FSDT) based on Rissners-Mindlin (RM) kinematics field. The core is made of orthotropic material and its in-plane transverse displacements are modeled using the third order of the Taylor's series extension. It provides the potentiality for considering both compressible and incompressible cores. To find these equations and boundary conditions, Hamilton's principle is used. Also, the effect of trapezoidal shape factor for cross-section of curved panel element ($1{\pm}z/R$) is considered. The natural frequency parameters of DCSP are obtained using Galerkin Method. Convergence studies are performed with the appropriate formulas in general form for three-layer sandwich plate, cylindrical and spherical shells (both deep and shallow). The influences of core stiffness, ratio of core to face sheets thickness and radii of curvatures are investigated. Finally, for the first time, an optimum range for the core to face sheet stiffness ratio by considering the existence of in-plane stress which significantly affects the natural frequencies of DCSP are presented.
This is the first attempt to consider the nonlinear bending analysis of porous functionally graded (FG) thick annular and circular nanoplates resting on Kerr foundation. The size effects are captured based on modified couple stress theory (MCST). The material properties of the porous FG nanostructure are assumed to vary smoothly through the thickness according to a power law distribution of the volume fraction of the constituent materials. The elastic medium is modeled by Kerr elastic foundation which consists of two spring layers and one shear layer. The governing equations are extracted based on Hamilton's principle and two variables refined plate theory. Utilizing generalized differential quadrature method (GDQM), the nonlinear static behavior of the nanostructure is obtained under different boundary conditions. The effects of various parameters such as material length scale parameter, boundary conditions, and geometrical parameters of the nanoplate, elastic medium constants, porosity and FG index are shown on the nonlinear deflection of the annular and circular nanoplates. The results indicate that with increasing the material length scale parameter, the nonlinear deflection is decreased. In addition, the dimensionless nonlinear deflection of the porous annular nanoplate is diminished with the increase of porosity parameter. It is hoped that the present work may provide a benchmark in the study of nonlinear static behavior of porous nanoplates.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.18
no.3
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pp.10-19
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2014
Corrugated steel plates are made by fabricating thin steel plates to have trapezoidal or sinusoidal corrugation, and the corrugated plates are able to maintain high out-of-plane rigidity even when they are used instead of thick flat plates. Also, corrugated steel plates have almost no axial rigidity due to the accordion effect. Thus, if they are applied to the webs of plate girders, designing can be easily conducted so that the webs bear only shear stresses. However, unlike flat plates, the shear buckling of corrugated steel plates has very complex characteristics where buckling occurs due to the interaction of local and global buckling, besides local buckling and global buckling. For the investigation of the cause and characteristics of this interactive buckling, studies on sinusoidal corrugated steel plates are fewer than studies on trapezoidal corrugated steel plates. Therefore, in this study, the shear buckling characteristics of sinusoidal corrugated steel plates and the occurrence pattern of interactive buckling were investigated. For the calculation of shear buckling strength, a finite element program was used, and the analysis results were compared with the exact solution. In addition, the characteristics of buckling stress change and the change of buckling mode shape depending on corrugation thickness and shape parameter were analyzed, and by comparing these results with the results of a theoretical equation, the timing of buckling mode change was analyzed.
In spite of the merits of laser welding being able to obtain the high welding quality such as smaller width of melting and heat affected zone, smaller welding deformation and fine grains of weldment compared to arc welding, laser welding is mainly used in joining of thin steel parts of electronics industry. Laser welding is getting widely used in joining thick plate and special kinds of steel due to its high power. While the arc welding is still applied for 2.25Cr-1Mo steel which is the essential material of atomic power generation equipment, the laser welding is not yet applied despite its high quality. So it has a trial to a special case demanding high welding quality such as atomic power plant. Accordingly, in this research, the mechanical properties of weldments by arc and laser welding were investigated using FEM to confirm the applicability of laser welding to 2.25Cr-1Mo steel. The Charphy test was carried out to understand the effect on the fracture toughness of weldments. The results of examination and test of the mechanical properties showed the validity of this research.
For a development purpose of thick metal / metal Graded-Boundary Materials(GBM), a basic research on the fabrication of Ni-Cr/steel GBM was carried out by a laser beam and its mechanical properties and thermal characteristics were investigated. In order to produce a compositionally graded boundary region between substrate steel and added Ni-Cr alloy, a series of surface alloying treatments was performed with a high power CO$_2$ laser beam. Ni-Cr sheet was placed on a low carbon steel plate(0.18%C), and then a CO$_2$ laser beam was irradiated on the surface to produce a homogeneous alloyed layer. On this first surface-alloyed layer, another Ni-Cr sheet was placed and then the CO$_2$ laser beam was irradiated again to produce second surface-alloyed layer. Sequential repetitions of laser surface alloying treatment 4 times resulted in a graded-boundary region with the thickness of about 1.4mm. Simultaneous concentration profiles of different kinds of alloying elements(Ni and Cr) showed from 42%Ni, 45%Cr and 13%Fe on surface region to 0%Ni, 0%Cr and 99%Fe in substrate region. Also a thermal conductivity gradient resulted in graded-region and its value changed from 0.03㎈/cm s$\^{C}$ in surface region to 0.1㎈/cm s$\^{C}$ in substrate region. Microstructural observation showed that any visible root porosities and solidification shrinkage cracks were not formed in graded region between alloyed layer and substrate region during rapid cooling.
This paper presents numerical and experimental results on the use of guided waves for structural health monitoring (SHM) of crack growth during a fatigue test in a thick steel plate used for civil engineering application. Numerical simulation, analytical modeling, and experimental tests are used to prove that piezoelectric wafer active sensor (PWAS) can perform active SHM using guided wave pitch-catch method and passive SHM using acoustic emission (AE). AE simulation was performed with the multi-physic FEM (MP-FEM) approach. The MP-FEM approach permits that the output variables to be expressed directly in electric terms while the two-ways electromechanical conversion is done internally in the MP-FEM formulation. The AE event was simulated as a pulse of defined duration and amplitude. The electrical signal measured at a PWAS receiver was simulated. Experimental tests were performed with PWAS transducers acting as passive receivers of AE signals. An AE source was simulated using 0.5-mm pencil lead breaks. The PWAS transducers were able to pick up AE signal with good strength. Subsequently, PWAS transducers and traditional AE transducer were applied to a 12.7-mm CT specimen subjected to accelerated fatigue testing. Active sensing in pitch catch mode on the CT specimen was applied between the PWAS transducers pairs. Damage indexes were calculated and correlated with actual crack growth. The paper finishes with conclusions and suggestions for further work.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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