동토의 세립분 함유량에 따른 파괴특성을 파악하기 위해 -10℃의 온도에서 다양한 세립분 함유량과 초기 노치(notch)의 위치를 조정한 직사각형 공시체를 제작하여 Three-point bending 시험을 수행하였다. 시험결과를 바탕으로 동토의 mode I 파괴인성(fracture toughness)을 산정하였으며, 하중-변형 곡선의 최대점까지의 fracture energy를 산정하여 동토의 mixed-mode(mode I + II) 파괴특성을 파악하였다. 시험결과, 최대하중 및 mode I 파괴인성은 세립분 함유량 10%까지 증가하다가 15%에서 다시 감소하는 경향을 나타내었다. 또한, 노치의 위치가 공시체 중심에서 멀어질수록 mode II 하중의 증가로 인해 균열이 진행하는데 필요한 fracture enenrgy가 증가하는 것으로 나타났으며, 세립분 함유량이 증가할수록 mode II 하중의 증가비율 또한 증가하는 것으로 나타났다.
Cyclic behavior of advanced high strength steel sheets was measured using an inverse-optimization approach with pre-straining and bending. First, tensile specimens were pre-strained, and three-point bending was conducted for the pre-strained specimens. By using the inverse finite element optimization, the combined isotropic-kinematic hardening parameters that minimize the error between the measured and predicted bending force-displacement curves. The measured cyclic behavior agreed well with the cyclic behavior measured by sheet tension-compression test, which confirms the validity of the measuring procedure based on inverse optimization.
Aluminum foams sandwich panel (AFSP) has been used in engineering field, where cyclic loading is used in most of the applications. In this paper, the fatigue life of AFSP prepared by the bonding method was investigated through a three-point bending test. The mathematical statistics method was used to analyze the influence of different plate thicknesses and core densities on the bending fatigue life. The macroscopic fatigue failure modes and damage mechanisms were observed by scanning electron microscopy (SEM). The results indicate that panel thickness and core layer density have a significant influence on the bending fatigue life of AFSP and their dispersion. The damage mechanism of fatigue failure to cells in aluminum foam is that the initial fatigue crack begins the cell wall, the thinnest position of the cell wall or the intersection of the cell wall and the cell ridge, where stress concentrations are more likely to occur. The fatigue failure of aluminum foam core usually starts from the semi-closed unit of the lower layer, and the fatigue crack propagates layer by layer along the direction of the maximum shear stress. The results can provide a reference for the practical engineering design and application of AFSP.
Recently, the ultra light metal structure with periodic and three dimensional truss elements takes attention because of its multi-functionality and substantial heat resistance. However, the complicated fabrication process leading to high cost has been a major obstacle to wide applications. In this paper, a new idea to construct an ultra light structure with periodic, three dimensional truss using metal wires is presented. To prove the practical validity, a Kagome-like structure was fabricated from stamped wires and punched face sheets. It was assembled by soldering. Through three-point bending and compression tests, the strength was evaluated and compared with the theory.
The mechanical properties of composites are significantly affected by external environment. It is essential to understand the degradation of material performance and judge the material's lifetime in advance. In the current research, changes in mechanical properties of glass fiber and unsaturated polyester composite materials (GFRP, Glass fiber reinforced plastic) were investigated under different bending stress and submerged in hot water at a temperature of $80^{\circ}C$. Loading time of 100 H (hours), 200 H, 400 H, 600 H, 800 H for testing under stresses equal to 0% (stress-free state), 30%, 50% and 70% of the ultimate strength was applied on the GFRP specimens. From the values of bending stress, obtained from three-point bending test, fracture energy, failure time, and life curve were analysed. Moreover, a normalized strength degradation model for this condition was also developed. It was observed that within 100 H, the decline rate of the bending strength was proportional to the pressure.
Three points bending flexural test was modelled numerically to study the crack propagation in the pre-cracked beams. The pre-existing double internal cracks inside the beam models were considered to investigate the crack propagation and coalescence paths within the modelled samples. Notch configuration effects on the failure stress were considered too. This numerical analysis shown that the propagation of wing cracks emanating from the tips of the pre-existing internal cracks caused the final breaking of beams specimens. It was also shown that when two notches were overlapped, they both mobilized in the failure process and the failure stress was decreased when the notches were located in centre line. However, the failure stress was increased by increasing the bridge area angle. Finally, it was shown that in all cases, there were good agreements between the discrete element method results and, the other numerical and experimental results. In this research, it is tried to improve the understanding of the crack propagation and crack coalescence phenomena in brittle materials which is of paramount importance in the stability analyses of rock and concrete structures, such as the underground openings, rock slopes and tunnel construction.
Choi, In Young;Kang, Young June;Hong, Kyung Min;Kim, Seong Jong;Lee, Gil Dong
Journal of the Optical Society of Korea
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제18권5호
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pp.523-530
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2014
Machine material and structural strain are critical factors for appraising mechanical properties and safety. Particularly in three and four-point bending tests, which appraise the deflection and flexural strain of an object due to external force, measurements are made by the crosshead movement or deflection meter of a universal testing machine. The Digital Image Correlation (DIC) method is one of the non-contact measurement methods. It uses the image analyzing method that compares the reference image with the deformed image for measuring the displacement and strain of the objects caused by external force. Accordingly, the advantage of this method is that the object's surface roughness, shape, and temperature have little influence. However, its disadvantage is that it requires extensive time to compare the reference image with the deformed image for measuring the displacement and strain. In this study, an algorithm is developed for DIC that can improve the speed of image analysis for measuring the deflection and strain of an object caused by a three-point bending load. To implement this algorithm for improving the speed of image analysis, LabVIEW 2010 was used. Furthermore, to evaluate the accuracy of the developed fast correlation algorithm, the deflection of an aluminum specimen under a three-point bending load was measured by using the universal test machine and DIC measurement system.
This work focused on aluminum foam sandwich (AFS) with different foam core densities and different face-sheet thicknesses subjected to constant amplitude three-point bending cyclic loading to study its fatigue performance. The experiments were conducted out by a high frequency fatigue test machine named GPS-100. The experimental results showed that the fatigue life of AFS decreased with the increasing loading level and the structure was sensitive to cyclic loading, especially when the loading level was under 20%. S-N curves of nine groups of AFS specimens were obtained and the fatigue life of AFS followed three-parameter lognormal distribution well. AFS under low cyclic loading showed pronounced cyclic hardening and the static strength after fatigue test increased. For the same loading level, effects of foam core density and face-sheet thickness on the fatigue life of AFS structure were trade-off and for the same loading value, the fatigue life of AFS increased with aluminum foam core density or face-sheet thickness monotonously. Core shear was the main failure mode in the present study.
The tests of three point bending and vickers hardness have been carried out to investigate mechanical characteristics of bioceramics for artificial dental crowns. And color and color difference test has been performed to study chromaticity changes after sintering specimens composited with glass and leucite powders. In addition, thermal dilation test has been carried out to examine bonding relations between dental porcelain and metal frame (Ni-Cr alloy). The result of three point bending test showed a maximum strength of about 68 MPa. Thermal expansion coefficient changed from 8.3$\times$10-6/$^{\circ}C$ to 13.5$\times$10-6/$^{\circ}C$ with increasing leucite content (0~30wt.%) in glass matrix. Bonding between porcelain (25% leucite-75% glass) and Ni-Cr alloy was excellent.
Based on the random cracking theory, the cylinder RVE model of reinforced concrete is established and the damage process is divided into three stages as the evolution of the cracks. The stress distribution along longitude direction of the concrete and the steel bar in the cylinder model are derived. The equivalent elastic modulus of the RVE are derived and the user-defined field variable subroutine (USDFLD) for the equivalent elastic modulus is well integrated into the ABAQUS. Regarding the tensile rebars and the concrete surrounding the rebars as the equivalent homogeneous transversely isotropic material, and the FEM analysis for the reinforced concrete beams is conducted with the USDFLD subroutine. Considering the concrete cracking and interfacial debonding, the macroscopic damage process of the reinforced concrete beam under four-point bending loading in the simulation. The volume fraction of rebar and the cracking degree are mainly discussed to reveal their influence on the macro-performance and they are calibrated with experimental results. Comparing with the bending experiment performed with 8 reinforced concrete beams, the bending stiffness of the second stage and the ultimate load simulated are in good agreement with the experimental values, which verifies the effectiveness and the accuracy of the improved finite element method for reinforced concrete beam.
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