The effect of the welding for the offshore structure in the TMCP steel on the fatigue crack propagation rate and crack opening-and-closure behavior was examined. The welding anisotropy of the TMCP steel and crack propagation characteristics of the excessive loading were reviewed. (1) It seemed that a heat which was generated by the welding made a compressive residual stress over the base metal, so fatigue crack propagation rate was placed lower than in case of the base metal. (20 In the base metal, an effect of the anisotropy which has an effect of fatigue crack propagation rate of the excessive load and the constant amplitude laos was not found but in the welding material case, fatigue crack propagation rate of the excessive load in the specimen of the width direction was located in the retard side as compared with a specimen rolling direction. (3) A crack opening ratio of the used TMCP stel in this study was not changed after excessive loading but a retard phenomenon of crack propagation was observed. Consequently, it was thought that all of the retard phenomenon of crack propagation did not only a cause of the crack opening-and-closure phenomenon.
본 연구에서는 압력용기 소재인 SPV 50Q와 고압강관 소재로 사용하는 SPV 50Q 와 고압강간 소재로 사용하는 API 5A-K55에서의 표면균열의 표면방향과 깊이방향 또한 두께 평균에 대한 균열열림을 스트레인 게이지와 CMOD(Crack Mouth Opening Displace- ment)게이지를 이용하여 측정 비교하였다. 또한 표면균열의 균열 열림하중을 측정위 치에 따라 평가하고, 본연구에 사용한 두 소재에 대해 균열 열림을 고려한 표면균열 진전평가가 각 방향에 대해 이루어졌다.
According to recent research on leak-rate estimates to assess rupture probabilities of nuclear piping which contains a circumferential surface/through-wall cracks due to PWSCC, i.e., xLPR (Extremely Low Probability of Rupture) program, it has been revealed that the use of crack shape with an idealized circumferential through-wall crack during actual crack growth can lead to overestimate of the leak-rate. Thus, for accurate estimation of the leak-rate during crack growth, the more realistic crack shape that can simulate the crack shape transition from surface crack to through-wall crack should be used. In this context, in the present study, the elastic crack opening displacement of slanted circumferential through-wall crack in thick-walled cylinder was proposed based on 3-dimensional elastic finite element fracture mechanics analyses. To propose the elastic crack opening displacement of slanted circumferential through-wall crack in thick-walled cylinder, the geometric variables affecting crack opening displacement, i.e., thickness of cylinder, reference inner crack length and slant crack ratio were systematically varied. In terms of loading conditions, axial tension, global bending moment and internal pressure were considered. The present results can be applied to calculate the leak-rate considering more realistic crack shape transition from surface crack to idealized through-wall crack, and can be expected to enhance current leak-rate estimation scheme, for instance, in xLPR program etc.
SB41 material is welded automatically and is investigated some effects of the welding residual stress in the growth and propagation of fatigue crack, so as to study the fatigue behaviour in the welding residual stress field. The summarized results are as follows; 1) In case of the load amplitude is constant, as the stress ratio is changing to 0.1, 0.33 and 0.5 the propagation life is constant but the growth life decreases. And than, when maximum load or minimum load is constant as the stress ratio increases the growth life and propagation life. 2) It was shown that fatigue crack propagation ratio da/dN was almost constant regardless of the stress ratio change at constant load amplitude and that the larger stress ratio, the slower was the fatigue crack propagation ratio. 3) The opening ratio U is influenced by $K_max$ but it isn't only the function of $K_max$ because data range is very large. 4) The fatigue life of the specimens on tensile compressive residual stress field was decreased and increased respectably more than that of the base metal.
강구조물의 점검시 피로균열이 발견되는 경우에는 보수 보강 시행의 결정과 구조물의 점검주기 결정을 위한 균열의 현재 상태평가와 앞으로의 균열진행 정도에 대한 정량적인 예측이 요구된다. 피로균열에 대한 손상도 평가는 파괴역학 파라미터를 이용한 균열진전속도와 취성파단의 여부 결정이 대표적인 방법으로 파괴역학에 관한 전문적인 지식과 함께 수치해석 프로그램의 활용능력이 필요하다. 이에, 본 연구에서는 피로손상도 평가 방법에 관한 다양성을 확보하고, 파괴역학에 대한 전문적인 지식이 없는 기술자가 피로균열에 의한 강구조물의 손상도를 간편하게 평가 할 수 있는 방법을 개발하기 위한 첫 단계로, 관통균열 시험편을 이용한 균열진전시험을 실시하였다. 그리고 피로균열 표면으로부터 측정된 COD(Crack Opening Displacement)의 크기와 측정위치를 이용하여, 균열진전속도를 추정하기 위한 파라미터를 도출하고, 그 타당성을 분석하였다. 그리고 관통균열이 있는 시험편의 형상, 응력범위, 그리고 응력비에 상관없이 COD를 이용하여 피로균열진전속도를 추정할 수 있는 방법을 제시하였다.
It is important to calculate the exact crack opening area in the cracked pipe subjected to axial force and bending moment. Among many solutions for obtaining the crack opening displacement, Paris-Tada's expression, which is derived from energy method, is open used in fracture analysis for piping crack problems because of its simplicity. But Paris-Tada's equation has conservativeness when radius over thickness ratio(R/t) is ten or less, for it is based on the stress intensity factor solution having a compliance function derived from a simple shell theory. In this paper we derived a new expression using a different stress intensity factor solution which is able to consider the variation of compliance through wall thickness in a cracked pipe. Conservativeness of both equations was examined and compared to finite element analysis results. Conservativeness of the new equation is decreased when R/t > 10 and increased slightly when R/t < 10 compared with Paris-Tada's. But Both equations were highly conservative when R/t < 10 compared with finite element analysis results.
본(本) 연구(硏究)는 재료(材料)의 배합(配合)이 단순한 mortar를 제작 그 균열발생을 관찰, 측정하여 정적하중(靜的荷重)에 의한 균열 및 일정진폭을 갖는 동적하중(動的荷重)에 의한 균열성장영역 예측을 시도한 것이다. 사용시편은 mortar의 배합비(配合比)와 물-시멘트비(比)를 달리하여 ASTM E 561-80에서 제안한 CLWL-DCB(crack-line-loaded-double-cantilever-beam)의 제1방법인 벽개형(劈開型)모드(opening mode)에 의거 균열성장거동을 측정하였다. 본(本) 실험(實驗)에서는 X-Y recorder에 나타난 하중(荷重)(P)-균열개구변위($2V_1$), 균열개구변위($2V_1$)-균열선단개구변위($2V_2$)의 diagram을 해석하여 정적하중(靜的荷重)에 의한 균열선단의 비선형적인 미소균열을 포함하는 유효균열길이(effective crack length; $a_e$)와 균열선단의 미소균열을 제외한 물리적균열길이(physical crack length; $a_m$) 및 replica 필름으로 구한 균열길이(replica crack length; $a_t$)의 상관관계와 일정진폭을 갖는 반복하중에 의한 $a_e$, $a_m$, $a_t$를 구하여 정적하중(靜的荷重)에 의한 균열특성과 동적하중(動的荷重)에 의한 균열특성을 조사한 것이다.
SS41 material is welded automatically and is investigated some effects of the welding residual stress on the growth and propagation of fatigue crack, so as to study the fatigue behaviour in the welding residual stress field. The summarized results are as follows; 1) In case of the load amplitude is constant, as the stress ration is changing to 0.1, 0.33 and 0.5 the propagation life is constant but the initiation life decreases. And than, when maximum load or minimum load is constant, s the stress ration increases the initiation life and propagation life. 2) It was shown that the fatigue crack propagation ratio da/dn was almost constant regardless of the stress ratio change at constant load amplitude and that the larger stress ratio, the slower was the fatigue crack propagation ratio. 3) The opening ratio U is influenced by $K_{max}$ but it isn't only the function of $K_{max}$ because data range is very large. 4) The fatigue life of the specimens on tensile compressive residual stress field was decreased and increased respectably more than that of the base metal.
본 연구에서는 유효응력확대계수로서 피로크랙 진전수명을 평가할 수 이용되 는 크랙열림비(본 논문에서는 후술하는 최대응력에 대한 크랙 열림응력의 비를 크랙 열림비로 하다)가 진전수명에 미치는 영향을 평가하기 위한것으로서, 제1보에서는 실 험에 의하여 크랙 열림점을 실측한 결과 측정입치에 따라 다른 값을 나타내며 수명평 가법 크랙 선단으로부터 떨어진 곳(크립게이지를 이용한 크랙마우스등)에서 측정한 크 랙 열림점 값을 이용함이 보다 정확함을 밝혔다.본 제2보에서는 크랙열림비가 수명 평가에 미치는 영향을 상기의 파라미터 영향도 평가수법을 이용하여 평가하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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