Variations in the microstructure and mechanical properties of API X70 steel processed by piping, electrical resistance welding (ERW), and post seam annealing (PSA) are investigated in this study. In the welding zone, some elongated pearlites are formed and grains coarsening occurs due to extra heat caused by the ERW and PSA processes. After the piping, the base metal shows continuous yielding behavior and a decrease in yield and impact strengths because mobile dislocation and back stress are introduced during the piping process. On the other hand, the ERW and PSA processes additionally decreased the impact strength of welding zone at room and low temperatures because some elongated pearlites easily act as crack initiation site and coarse ferrite grains facilitate crack propagation. As a result, the fracture surface of the welding zone specimen tested at low temperature revealed mostly cleavage fracture unlike the base metal specimen.
Concrete-filled steel tubes (CFSTs) are increasingly used as composite sections in structures owing to their excellent load bearing capacity. Therefore, predicting the mechanical behavior of CFST sections under axial compression loading is vital for design purposes. This paper presents the first study on the nonlinear analysis of heated CFSTs with high-strength concrete core containing steel fiber and waste tire rubber under axial compression loading. CFSTs had steel fibers with 0, 1, and 1.5% volume fractions and 0, 5, and 10% rubber particles as sand alternative material. They were subjected to 20, 250, 500, and 750℃ temperatures. Using flow rule and analytical analysis, a model is developed to predict the load bearing capacity of steel tube, and hoop strain-axial strain relationship, and axial stress-volumetric strain relationship of CFSTs. An elastic-plastic analysis method is applied to determine the axial and hoop stresses of the steel tube, considering elastic, yield, and strain hardening stages of steel in its stress-strain curve. The axial stress in the concrete core is determined as the difference between the total experimental axial stress and the axial stress of steel tube obtained from modeling. The results show that steel tube in CFSTs under 750℃ exhibits a higher load bearing contribution compared to those under 20, 250, and 500℃. It is also found that the ratio of load bearing capacity of steel tube at peak point to the load bearing capacity of CFST at peak load is noticeable such that this ratio is in the ranges of 0.21-0.33 and 0.31-0.38 for the CFST specimens with a steel tube thickness of 2 and 3.5 mm, respectively. In addition, after the steel tube yielding, the load bearing capacity of the tube decreases due to the reduction of its axial stiffness and the increase of hoop strain rate, which is in the range of about 20 to 40%.
Singh, Ashish;Kohli, D.K.;Singh, Rashmi;Bhartiya, Sushmita;Singh, M.K.;Karnal, A.K.
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.12
no.2
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pp.204-211
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2021
We report, synthesis of high surface area composite carbon aerogel using additive based polymerization technique by incorporating graphitic porous carbon as additive. This additive was separately prepared using sol-gel polymerization of resorcinol-furfuraldehyde in iso-propyl alcohol medium at much above the routine gelation temperature to yield porous carbon (CA-IPA) having graphitic layered morphology. CA-IPA exhibited a unique combination of meso-pore dominated surface area (~ 700 m2/g) and good conductivity of ~ 300 S/m. The composite carbon aerogel (CCA) was synthesized by traditional aqueous medium based resorcinol-formaldehyde gelation with CA-IPA as additive. The presence of CA-IPA favored enhanced meso-porosity as well as contributed to improvement in bulk conductivity. Based on the surface area characteristics, CCA-8 composition having 8% additive was found to be optimum. It showed specific surface area of ~ 2056 m2/g, mesopore area of 827 m2/g and electrical conductivity of 180 S/m. The electrode formed with CCA-8 showed improved electrochemical behavior, with specific capacitance of 148 F/g & ESR < 1 Ω, making it a better choice as super capacitor for energy storage applications.
The bracing members capable of active control against seismic loads to reduce earthquake damage have been widely utilized in construction projects. Effectively reducing the structural damage caused by earthquake events, bracing systems equipped with retrofitting damper devices, which take advantage of the energy dissipation and impact absorption, have been widely used in practical construction sites. Shape Memory Alloys (SMAs) are a new generation of smart materials with the capability of recovering their predefined shape after experiencing a large strain. This is mainly due to the shape memory effects and the superelasticity of SMA. These properties make SMA an excellent alternative to be used in passive, semi-active, and active control systems in civil engineering applications. In this research, a new system in diagonal braces with slit damper combined with SMA is investigated. The diagonal element under the effect of tensile and compressive force turns to shear force in the slit damper and creates tension in the SMA. Therefore, by creating shear forces in the damper, it leads to yield and increases the energy absorption capacity of the system. The purpose of using SMA, in addition to increasing the stiffness and strength of the system, is to create reversibility for the system. According to the results, the highest capacity is related to the case where the ratio of the width of the middle section to the width of the end section (b1/b) is 1.0 and the ratio of the height of the middle part to the total height of the damper (h1/h) is 0.1. This is mainly because in this case, the damper section has the highest cross-section. In contrast, the lowest capacity is related to the case where b1/b=0.1 and the ratio h1/h=0.8.
Buckling is one of the most critical phoneme in the design of steel structures. Lateral torsional buckling (LTB) is particularly significant for slender beams generally subjected to loading in plane. The web distortion effects on LTB are not addressed explicitly in standards for flexural design of steel I-section members. Hence, the present study is focused to predict the influence of the web distortion on the elastic (Lr) limiting lengths given in American Institute of Steel Construction (AISC) code for the lateral torsional buckling (LTB) behavior of steel beams due to no provision in the code for consideration of web distortion. For this aim, the W44x335 beam is adopted in the buckling analysis carried out by the ABAQUS finite element (FE) program since it is one of the most critical sections in terms of lateral torsional buckling (LTB). The strain results at mid-height of the web at mid-span of the beam are taken into account as the monitoring parameters. The web strain results are found to be relatively greater than the yield strain value when L/Lr is equal to 1.0. In other words, the ratio of L/Lr is estimated from the numerical analysis to be about 1.5 when the beam reaches its first yielding at mid-span of the beam at mid-height of the section. Due to the effect of web distortion, the elastic limiting length (Lr) from the numerical analysis is obtained to be considered as greater than the calculated length from the code formulation. It is suggested that the formulations of the limiting length proposed in the code can be corrected considering the influence of the web distortion. This correction can be a modification factor or a shape factor that reduces sectional slenderness for the LTB formulation in the code.
Experimental and analytical studies were conducted to clarify the influencing mechanisms of the longitudinal reinforcement on performance of axially loaded Reinforced Concrete-Filled Steel Tube (R-CFST) short columns. The longitudinal reinforcement ratio was set as parameter, and 10 R-CFST specimens with five different ratios and three Concrete-Filled Steel Tube (CFST) specimens for comparison were prepared and tested. Based on the test results, the failure modes, load transfer responses, peak load, stiffness, yield to strength ratio, ductility, fracture toughness, composite efficiency and stress state of steel tube were theoretically analyzed. To further examine, analytical investigations were then performed, material model for concrete core was proposed and verified against the test, and thereafter 36 model specimens with four different wall-thickness of steel tube, coupling with nine reinforcement ratios, were simulated. Finally, considering the experimental and analytical results, the prediction equations for ultimate load bearing capacity of R-CFSTs were modified from the equations of CFSTs given in codes, and a new equation which embeds the effect of reinforcement was proposed, and equations were validated against experimental data. The results indicate that longitudinal reinforcement significantly impacts the behavior of R-CFST as steel tube does; the proposed analytical model is effective and reasonable; proper ratios of longitudinal reinforcement enable the R-CFSTs obtain better balance between the performance and the construction cost, and the range for the proper ratios is recommended between 1.0% and 3.0%, regardless of wall-thickness of steel tube; the proposed equation is recommended for more accurate and stable prediction of the strength of R-CFSTs.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.27
no.2
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pp.1-7
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2023
Durability was evaluated by performing a full-scale vertical load fatigue test and a wheel load performance test on the HRS, which reduces the replacement time of the existing expansion joint and improves serviceability to allow partial replacement by lane. As a result of the vertical load fatigue test, the maximum stress of the rail-type expansion joint is 170 MPa, which is about 47.8% of the yield strength of the HRS expansion joint rail 355 MPa. The vertical load fatigue test of the HRS expansion joint with improved serviceability set the size and load of the load plate according to the road bridge design standards, did not show any fracture behavior in the vertical load fatigue test and the wheel load performance test 2 million times, and its durability and safety were verified.
Kim, Ki-Ik;Kim, Young-Jin;Ahn, Dong-Geun;Kim, Cheol-Hwan
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.29
no.4D
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pp.483-489
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2009
The endurance of expansion joint manufactured the Fe-Mn damping alloy reducing noise and vibration is analyzed into FEM (Finite Element Method) and fatigue test. The fatigue test have been performed using the expansion joint manufactured Fe-Mn damping alloy and the hydraulic actuator (25tonf). And the results of fatigue test show that the maximum strength is 237.6 MPa. Also that is 56.6 percent of Fe-Mn damping alloy yield strength (420 MPa). The loading plate size is prepared $57.7cm{\times}23.1cm$ and the loading plate's set position is located on expansion joint. The expansion joint manufactured the Fe-Mn damping alloy had not presented breaking behavior against 2,000,000 times fatigue test and identified the fatigue endurance.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.6A
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pp.809-817
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2008
Recently, the external prestressing method is being much frequently used in strengthening reinforced concrete structures because of it's excellent load resistance and serviceability increases comparing to other strengthening methods. However, it is true that the research on fatigue performance of concrete structures strengthened by the external prestressing using FRP tendons is rare. Therefore, the purpose of this study is to evaluate the safety and feasibility of the external prestressing method by analyzing the characteristics of the reinforced concrete beam strengthening using FRP tendons under repeated loads. Test variables adopted in this experimental study are the types of external prestressing material (steel or FRP tendon) and the repeated load ranges. The repeated load range have the minimum 50% of yield load of reinforced concrete beam and the maximum 70-85%. The test beams are loaded by 4 point loadings with 3 Hz sine wave. From this experimental study, it is confirmed that the reinforced concrete beams strengthened using FRP tendons have sufficient safety against fatigue, especially in FRP tendon itself, tendon at deviators and tendon at anchorages.
Sea cucumbers (Holothuria scabra), also known as beche-de-mer, are highly valued as a luxurious food item and have been utilized as a traditional tonic food in various Asian countries for centuries. The body walls of sea cucumbers are the main edible part, which are primarily composed of glycosaminoglycan (GAG). The rehydration of dried sea cucumber is a crucial step prior to further processing. The aim of this study was to assess the impact of ultrasound-assisted rehydration (UAR) on the quality of dried sea cucumbers. The experiment used four different rehydration methods, including conventional methods at 27℃ (KV27℃) and 15℃ (KV15℃), as well as a combination of ultrasound at 27℃ with conventional at 15℃ (UAR27 + KV15℃) and ultrasound at 15℃ with conventional at 15℃ (UAR15 + KV15℃). Results indicated that the rehydration rate (RR) was significantly affected by both the rehydration method and the temperature used (p < 0.05). UAR27 + KV15℃ was identified as the most effective method in terms of rehydration behavior and quality characteristics of dried sea cucumber, with a RR of 0.58 ± 0.53 gH2O/hour and reduced rehydration time of up to 28 hours. Moreover, the UAR27 + KV15℃ method demonstrated superior rehydration potential, nutritional value (proximate composition and sulfate content), color, lower energy, and microstructure properties compared to the other methods. The sulfate content and yield of sulfated GAGs were determined to be 89.4 mg/g and 52.8 ㎍/g, respectively. Confirmation of the absorption band of the sulfate group showed the presence of 3-N-acetyl galactosamine at a wavelength of 1,269 cm-1 and C-O-S at 860 cm-1. The sea cucumbers treated with UAR exhibited a GAG content approximately 2.9 times higher than those rehydrated with the conventional method. Eventually, the combination of UAR at 27℃ with conventional at 15℃ methods can significantly accelerate the rehydration of sea cucumber without negatively affecting its physical quality properties.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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