Battery electrodes, essential for energy storage, possess pores that heavily influence their mechanical properties based on the level of porosity and the nature of the pores. The irregularities in pore shape, size, and distribution complicate the accurate determination of these properties. While stress-strain measurements can shed light on a material’s mechanical behavior and predict compression limits, the complex structure of the pores poses significant challenges for accurate measurements. In this research, we introduce a simulation-driven approach to derive stress-strain data that considers porosity. By calculating relative density and the rate of volume change under compression based on porosity, and applying pressure, we conducted a parametric study to identify the elastic modulus (E) in relation to the rate of volume change. This information was utilized within a material modeling equation, generating stress-strain (S-S) curves that were further analyzed to replicate the compression behavior of the electrode material. The outcomes of this study are expected to improve the prediction accuracy of mechanical properties for porous electrode materials, potentially enhancing battery performance and refining manufacturing processes.

본 논문에서는 초기 압축 성형 공정 조건들이 단섬유 강화 복합소재 구조물의 기계적 거동 특성에 미치는 영향을 효과적으로 반영 할 수 있는 압축 성형-구조 연계 해석 방안을 제안하였다. 압축 성형 해석을 바탕으로 초기 charge의 형상 및 배치에 따른 부위별 단섬 유 배향 특성을 분석하였으며, 평균장 균질화 이론을 통해 단섬유 배향 특성에 따른 등가 이방 물성을 도출하였다. 나아가, 단섬유 배 향 정보가 Mapping된 유한요소 모델을 기반으로 초기 공정 조건들에 의해 야기되는 부위별 거동 특성 변화를 고려할 수 있는 압축 성 형-구조 연계 해석을 진행하였다. 관련 수치 예제 검증을 통해 제시된 해석 방안은 압축 성형을 통해 제작된 단섬유 강화 복합소재 구 조물 설계 과정에서 효과적인 솔루션을 제공함을 확인하였다.

In this study, the structural integrity of the composite rocket motor case of a space launch vehicle was evaluated by conducting compression and bending tests. Two composite rocket motor case specimens with different stacking patterns were prepared for each test, and a dedicated jig was designed and manufactured. The test procedure was developed and applied separately for compression and bending tests. By performing these tests, the composite rocket motor case structural safety was assessed.

This paper investigates the effects of aspect ratio and volume fraction of hooked-end normal-strength steel fibers on the compressive and flexural properties of high-strength concrete with specified compressive strength of 60 MPa. Three types of hooked-end steel fibers with aspect ratios of 64, 67 and 80 were considered and three volume fractions of 0.25%, 0.50% and 0.75% for each steel fiber were respectively added into each high-strength concrete mixture. The test results indicated that the addition of normal-strength steel fibers is effective to improve compressive and flexural properties of high-strength concrete but fiber aspect ratio had little effect on the modulus of elasticity and compressive strength. As steel fiber content and aspect ratio increased, flexural beahvior of notched high-strength concrete beams was effectively improved.

본 논문은 철계형상기억합금(Fe-SMA) 나선철근을 이용한 기둥의 횡구속 효과를 평가한 실험적 연구를 보고한다. 실험을 위해 사전변형 4%의 5mm × 5mm의 Fe-SMA 나선철근으로 구속된 150mm × 150mm ×300mm의 원형 실험체가 제작되었다. 실험변수는 Fe-SMA 나선철근의 피치(0mm, 80mm, 60mm, 40mm), Fe-SMA 나선철근의 활성화 유무(활성화, 비활성화)를 고려하였다. Fe-SMA 나선철근 활성화를 위해 소성로를 사용하여 목표온도 140℃까지 가열하였다. 실험체의 온도가 상온에 도달한 후 만능재료시험기를 이용하여 1축 압축실험을 실시하였다. 실험결과를 통해 Fe-SMA 나선철근을 활성화하여 능동적 횡구속압이 작용된 실험체의 최대응력과 최대응력 발현 시의 변형률은 활성화하지 않은 실험체에 비해 크게 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 나선철근 피치의 감소로 인해 능동적 구속압이 증가함에 따라 최대응력과 연성지수가 크게 증가하는 것으로 나타났다. 특히 보강 간격이 40mm인 활성화된 나선철근으로 구속된 실험체는 최대하중 도달 후 하중이 유지 및 증가하는 변형경화가 발생하는 것으로 나타났다.

본 연구는 벨크로를 이용하여 콘크리트 공시체의 압축거동시 구속합축효과를 검토하였다. 벨크로(Velcro)는 갈고리 모양의 후크(Hook)와 고리모양의 루프(Loop)가 물리적으로 결합하여 접착력을 가지는 제품으로 다양한 형태를 가지고 있다. 벨크로 보강 공법은 접착제를 사용하지 않아 쉽고 빠른 시공이 가능하여 공사비가 낮고 시공 시 편리한 장점이 있다. 본 연구에서는 벨크로로 횡 구속된 콘크리트 압축부재에 대하여 보강면적변화에 따른 벨크로 횡구속 콘크리트 부재의 압축거동에 대하여 연구하였다. 벨크로로 보강된 시편의 압축거동을 조사하기 위하여 횡구속 콘크리트 시편을 제작, 보강면적변화에 따른 횡 구속 성능을 평가하였다. 보강면적은 50%, 75%, 100%로 설계하였다. 실험 결과 벨크로 보강에 의한 압축 강도 증가는 크게 증가하지 않았다. 또한 보강 전과 비교하여 구속 효과의 강도 증가도 미미했습니다. 그러나 항복점 이후의 거동에서는 연성 거동이 나타 났다. 본 연구를 통해 Velcro를 이용한 콘크리트 보강재 개발에 필요한 기본 정보로 활용할 수 있습니다.

A pultruded fiber reinforced polymer plastic (PFRP) structural is one of the most widely used composite member in construction. In generally, PFRP members is composed of plate elements so that it needs to evaluate stability problems when they are used by construction members. On the other hand, creep effect may be occurred in PFRP members under sustained load. Primary to experiment for PFRP creep, previous works are studied. In the previous work related to buckling of PFRP member, it can be calculated buckling strength of PFRP members when it is known that material property of longitudinal and transverse direction of PFRP members. The researches for creep behavior of PFRP has been conducted and time-dependent degradation elastic moduls can be predicted by the empirical equation. In this study, it will be conducted creep test for PFRP and time-dependent stress-strain relationship will be plotted. It is expected that long-term buckling behavior of PFRP is evaluated by theoretical and numerical method such as finite element method.

곡률을 갖고 있는 쉘 부재들은 선박 및 육상구조 내에서 캠버와 선수, 선미, 파이프 및 저장용 탱크에 주로 사용되고 있다. 이러한 곡률 쉘 부재들은 기본적으로 원통형 실린더 부재의 일부라고 간주할 수 있다. 일반적으로 곡률의 존재는 압축하중 작용 시 좌굴강 도 및 최종강도를 증가시키는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 이러한 영향을 확인하기 위하여 탄성대변형 시리즈해석을 수행하였으며, 매개변수의 영향을 분석하였다. 실린더의 최종강도 거동은 초기처짐과 해석모델링 방법에 큰 영향을 받는 것을 확인하였다.

Porous materials such as polymeric foam are widely adopted in engineering and biomedical fields. Porous materials often exhibit complex nonlinear behaviors and are sensitive to material and environmental factors including cell size and shape, amount of porosity, and temperature, which are influenced by the type of base materials, reinforcements, method of fabrication, etc. Hence, the material characteristics of porous materials such as compressive stress-strain behavior and void volume fraction according to aforementioned factors should be precisely identified. In this study, unconfined uniaxial compressive test for two types of closed-cell structure polyurethane foam, namely, 0.16 and 0.32 g/cm3 of densities were carried out. In addition, the void volume fraction of three different domains, namely, center, surface and buckling regions under various compressive strains (10%, 30 %, 50 % and 70 %) were quantitatively observed using Micro 3D Computed Tomography(micro-CT) scanning system. Based on the experimental results, the relationship between compressive strain and void volume fraction with respect to cell size, density and boundary condition were investigated.

A strain-gradient crystal plasticity finite element method(SGCP-FEM) was utilized to simulate the compressive deformation behaviors of single-slip, (111)[101], oriented FCC single-crystal micro-pillars with two different slip-plane inclination angles, 36.3o and 48.7o, and the simulation results were compared with those from conventional crystal plasticity finite element method(CP-FEM) simulations. For the low slip-plane inclination angle, a macroscopic diagonal shear band formed along the primary slip direction in both the CP- and SGCP-FEM simulations. However, this shear deformation was limited in the SGCP-FEM, mainly due to the increased slip resistance caused by local strain gradients, which also resulted in strain hardening in the simulated flow curves. The development of a secondly active slip system was altered in the SGCP-FEM, compared to the CP-FEM, for the low slip-plane inclination angle. The shear deformation controlled by the SGCP-FEM reduced the overall crystal rotation of the micro-pillar and limited the evolution of the primary slip system, even at 10% compression.

Purpose of this study is to investigate structural behavior of the rectangular hollow column with various transverse reinforcement details. Experimental variables are diameter, arrangement details and lateral spacing of cross tie. A total of 66 column specimens have been prepared and tested under axial compressive load. Test results showed that behaviors of column specimens were different depending on the cross tie details. Specimens with cross tie wrapping longitudinal steel and transverse steel have greater strength and ductility than specimens with cross tie wrapping the longitudinal steel.

현재 많은 산업에서 구조물의 온도환경 유지를 위한 단열재로 폴리우레탄 폼이 사용되며, 수명 동안 정적 및 동적의 다양 한 하중이 이에 부과된다. 폴리우레탄 폼은 고분자재료로써 다공성이며, 단열성능은 내부기공의 크기에 크게 의존한다. 또 한, 폴리우레탄 폼의 기계적 거동은 변형률 속도 및 온도에 대한 의존성이 큰 동시에 압축에 대하여 큰 비선형 연성거동을 보인다. 이러한 비선형 연성 압축거동 중에 폴리우레탄 폼은 변형률의 증가에 따라 기공율과 탄성계수의 감소를 보인다. 따 라서 본 연구에서는 상기 특성들을 포함한 폴리우레탄 폼의 변형률 속도 및 온도 의존 비선형 압축거동을 모사하기 위하여 온도 의존 손상 점소성 구성방정식이 개발되었다.

The experimental study aims to investigate uniaxial behavior of ultra-high-performance fiber-reinforced composite (UHPFRCC) columns with compressive strengths of 180, 150, and 120 MPa. Eleven square columns and six circular columns will be constructed and tested with uniaxial load. Main variables were the amount and spacing of transverse reinforcement, and concrete compressive strength. The amount and spacing of transverse reinforcement were chosen based on the seismic design provisions of ACI Code (ACI 318-14) and CSA Standard (CSA 2014).

This study investigates the mechanical behavior at the compression of bonded aluminum foam. Four kinds of specimen thicknesses are 25, 50, 75 and 100mm. These aluminum foams are compressed with the speed of 5mm/min. The reaction forces in cases of 25, 50, 75 and 100mm are 2510, 5080, 7700 and 10400N respectively. The equivalent stresses are 0.96, 1.00, 1.02 and 1.03MPa respectively. These analysis results are verified by comparing with the experimental results. The results of this study can be contributed to the safe design of structure.

뛰어난 단열성능을 가지는 폴리우레탄 폼(polyurethane foam, PUF)은 다양한 구조물에서 다른 재료들과 함께 사용되고 있다. 현재 LNG 운반선의 단열시스템에는 유리섬유로 강화된 폴리우레탄 폼(reinforced-polyurethane foam, R-PUF)이 사용되고 있으며, 이는 단열재 역할뿐만 아니라 슬로싱 하중을 포함한 다양한 압축하중에 대한 구조부재 기능을 수행하고 있다. 폴리우레탄 폼은 혼합과 발포를 통해 제작되는 다공성 재료이기 때문에, 본 연구에서는 기공체적비율을 통해 재료의 거동을 모사할 수 있는 Gurson damage model을 사용하여 폴리우레탄 폼의 비선형 압축거동을 모사하였으며, 폴리우레탄 폼의 기계적 성질에 영향을 미치는 영향변수로서 기공체적비율에 의존적으로 알려져 있는 밀도를 설정하였다.

In the actual research fields, the studies for applications of 180 MPa ultra-high-performance fiber reinforced composite (UHFRCC) to compressive members are limited due to its very high compressive strength. In this study, in order to find basic research data for the design specification of UHPFRCC compressive members, a series of draft experiments, including short columns with square and circular sections, were performed and its failure modes and behaviors were assessed.