The primary water stress corrosion cracking (PWSCC) of dissimilar metal weld based on Alloy 82/182 is one of major issues in material degradation of nuclear components. It is well known that the crack initiation and growth due to PWSCC is influenced by material's susceptibility to PWSCC and distribution of welding residual stress. Therefore, modeling the welding residual stress is of interest in understanding crack formation and growth in dissimilar metal weld. Currently in Korea, a numerical round robin study is undertaken to provide guidance on the welding residual stress analysis of dissimilar metal weld. As a part of this effort, the present paper investigates distribution of welding resisual stress of a ferritic low alloy steel nozzle with dissimilar metal weld using Alloy 82/182. Two-dimensional thermo-mechanical finite element analyses are carried out to simulate multi-pass welding process on the basis of the detailed design and fabrication data. The present results are compared with those from other participants, and more works incorporating physical measurements are going to be performed to quantify the uncertainties relating to modelling assumptions.
A modified method for the analysis of short fatigue crack growth has been presented, and calculations based upon the modified method are compared with experimental results for S45C carbon steel. It is also shown that the modified method is in good agreement with experimental data. The proposed equation for the fatigue crack growth rates includes a material constant which relates the threshold level to the endurance limit, a correction for elastic-plastic behaviour and a means for dealing with the effects of crack closure. In this study one of the modifications is to substitute the Forman' s elastic expression of the stress intensity factor range into the geometrical factor The other is a consideration of the bending effect which is developed from the moment caused by the eccentric cross sectional geometry as the crack grows. Thus, this method is useful for residual life prediction of the mechanical structures as well as the welding structures.
Murthy, A. Ramachandra;Vishnuvardhan, S.;Saravanan, M.;Gandhi, P.
Structural Engineering and Mechanics
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v.81
no.5
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pp.565-574
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2022
The infrastructures such as offshore, bridges, power plant, oil and gas piping and aircraft operate in a harsh environment during their service life. Structural integrity of engineering components used in these industries is paramount for the reliability and economics of operation. Two regression models based on the concept of Gaussian process regression (GPR) and Minimax probability machine regression (MPMR) were developed to predict stress intensity factor range (𝚫K). Both GPR and MPMR are in the frame work of probability distribution. Models were developed by using the fatigue crack growth data in MATLAB by appropriately modifying the tools. Fatigue crack growth experiments were carried out on Eccentrically-loaded Single Edge notch Tension (ESE(T)) specimens made of API 5L X65 Grade steel in inert and corrosive environments (2.0% and 3.5% NaCl). The experiments were carried out under constant amplitude cyclic loading with a stress ratio of 0.1 and 5.0 Hz frequency (inert environment), 0.5 Hz frequency (corrosive environment). Crack growth rate (da/dN) and stress intensity factor range (𝚫K) values were evaluated at incremental values of loading cycle and crack length. About 70 to 75% of the data has been used for training and the remaining for validation of the models. It is observed that the predicted SIF range is in good agreement with the corresponding experimental observations. Further, the performance of the models was assessed with several statistical parameters, namely, Root Mean Square Error (RMSE), Mean Absolute Error (MAE), Coefficient of Efficiency (E), Root Mean Square Error to Observation's Standard Deviation Ratio (RSR), Normalized Mean Bias Error (NMBE), Performance Index (ρ) and Variance Account Factor (VAF).
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.16
no.1
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pp.53-62
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1992
Material can be degraded by using it for a long service under the high temperature and pressure circumstances, Therefore, material degradation can affect the strength of mechanical structures. At present, the life prediction of the degraded structures is considered as an important technical problem. In this paper, the degraded 21/4Cr-lMo steel is the material used for about 10 years around 400.deg. C in an oil refinery plant. The recovered one was prepared out of the above degraded steel by heat treatment for one hour at 650.deg. C. The degradation effect was investigated through the tension test, Hardness test and Charpy impact test. On the smooth surface material, the fatigue crack initiation, growth and coalescence stages of the distributed small cracks were investigated with photographs, and the crack length and density were measured. The measuring results were analyzed by quantative and statistical methods.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.27
no.5
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pp.673-680
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2003
This study verified the relationship between fracture mechanics parameters(ΔK, ΔK$\sub$eff/, K$\sub$max/) and X-ray parameters (${\alpha}$$\sub$r/, B) for SG365 steel at elevated temperature up to 300$^{\circ}C$. The fatigue crack propagation test were carried out and X-ray diffraction technique according to crack length direction was applied to fatigue fractured surface. The residual stress on the fracture surface was found to increase low ΔK region, reach to a maximum value at a certain value of K$\sub$max/ or ΔK and then decrease. Residual stress were independent on stress ratio by arrangement of ΔK and half value breadth were independent by the arrangement of K$\sub$max/. The equation of ${\alpha}$$\sub$r/ - ΔK was established by the experimental data. Therefore, tincture mechanics parameters could be estimated by the measurement of X-ray parameters.
This study verified the relationship between fracture mechanics parameters$({\Delta}K,\;{\Delta}K_{eff},\;K_{max})$ and X-ray parameters $(\sigma_r,\;B)$ for SG365 steel at elevated temperature up to $300^{\circ}C$. The fatigue crack propagation test were carried out and X-ray diffraction technique according to crack length direction was applied to fatigue fractured surface. The residual stress on the fracture surface was found to increase low ${\Delta}K$ region, reach to a maximum value at a certain value of $K_{max}\;or\;{\Delta}K$ and then decrease. Residual stress were independent on stress ratio by arrangement of ${\Delta}K$ and half value breadth were independent by the arrangement of $K_{max}$. The equation of $\sigma_r-{\Delta}K$ was established by the experimental data. Therefore, fracture mechanics parameters could be estimated by the measurement of X-ray parameters.
Kim, JungHoon;Zi, Goangseup;Van, Son-Nguyen;Jeong, MinChul;Kong, JungSik;Kim, Minsung
Structural Engineering and Mechanics
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v.38
no.4
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pp.443-457
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2011
The loss of strength in a structure as a result of cyclic loads over a period of life time is an important phenomenon for the life-cycle analysis. Service loads are accentuated at the areas of stress concentration, mainly at the connection of components. Structural components unavoidably are affected by defects such as surface scratches, surface roughness and weld defects of random sizes, which usually occur during the manufacturing and handling process. These defects are shown to have an important effect on the fatigue life of the structural components by promoting crack initiation sites. The value of equivalent initial flaw size (EIFS) is calculated by using the back extrapolation technique and the Paris law of fatigue crack growth from results of fatigue tests. We try to analyze the effect of EIFS distribution in a multiple site damage (MSD) specimen by using the extended finite element method (XFEM). For the analysis, fatigue tests were conducted on the centrally-cracked specimens and MSD specimens.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.35
no.1
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pp.46-51
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2007
In this study, test results for fatigue crack propagation of Al-2024-T3511 are presented considering corrosion effects, and fatigue lifes are compared for the cases of corrosion and non-corrosion. Higher corrosion environments show lower fatigue life and faster crack growth. To predict the corrosion fatigue life, a corrosion factor concept is newly introduced and applied in Paris' law. The predicted results show good agreement with experimental data and this corrosion fatigue model can be successfully used for the prediction of fatigue life of aluminum structure with corrosion effects.
The delamination is a special mode of failure occurring in composite laminates. Several numerical studies with finite element analysis have been carried out on the delamination behavior of unidirectional composite laminates. On the other hand, the fracture for the multi-directional composite laminates may occur not only along the resin-fiber interface between plies known as interply or interlaminar fracture but also within a ply known as interyarn or intralaminar fracture accompanied by matrix cracking and fiber bridging. In addition, interlaminar and intralaminar cracks appear at irregular proportions and intralaminar cracks proceeded at arbitrary angle. The probabilistic analysis method for the prediction of crack growth behavior within a layer is more advantageous than the deterministic analysis method. In this paper, we analyze the crack path when the mode I load is applied to the cross-ply carbon/epoxy composite laminates and collect and analyze the probability data to be used as the basis of the probabilistic analysis in the future. Two criteria for the theoretical analysis of the crack growth direction were proposed by analyzing the stress field at the crack tip of orthotropic materials. Using the proposed method, the crack growth directions of the cross-ply carbon/epoxy laminates were analyzed qualitatively and quantitatively and compared with experimental results.
Thermal history and thermal stress of alumina specimen, which occured from thermal shock process, were calculated by finite difference method. Stress intensity factor and crack growth in cyclic thermal fatigue were calculated from single thermal shock temperature history and thermal stress. Cyclic thermal life were estimated by bending strength after cyclic thermal shock under critical thermal shock temperature. Calculated stress intensity factor was compared with real experimental thermal fatigue life of specimen. Fatigue life until critical stress intensity factor and real experimental result were comparable.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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