Fracture near the U-10Mo/cladding material interface impacts fuel service life. In this work, a mesoscale stress model is developed with the fuel foil considered as a porous medium having gas bubbles and bearing bubble pressure and surface tension. The models for the evolution of bubble volume fraction, size and internal pressure are also obtained. For a U-10Mo/Al monolithic fuel plate under location-dependent irradiation, the finite element simulation of the thermo-mechanical coupling behavior is implemented to obtain the bubble distribution and evolution behavior together with their effects on the mesoscale stresses. The numerical simulation results indicate that higher macroscale tensile stresses appear close to the locations with the maximum increments of fuel foil thickness, which is intensively related to irradiation creep deformations. The maximum mesoscale tensile stress is more than 2 times of the macroscale one on the irradiation time of 98 days, which results from the contributions of considerable volume fraction and internal pressure of bubbles. This study lays a foundation for the fracture mechanism analysis and development of a fracture criterion for U-10Mo monolithic fuels.
항공기 엔진을 구성하는 부품 중 하나인 블레이드의 파손에 대해 분석하였다. 블레이드의 파손원인과 그 거동은 다양하지만 크게 일시파단과 피로파손의 두가지 형태로 나뉘어진다. 이 논문에서는 전체 거동은 일시파단으로 진행되고 일부 피로 파손된 블레이드에 대해 기술하였고, 특히 고온에서의 블레이드 손상거동을 분석하므로써 사례의 하나로 제시하고자 한다. 분석한 블레이드는 니켈기 초내열 합금으로 외관, 재질, 미세조직, 고온 크리프 특성, 파단면 형상을 각각의 분석장비를 활용하여 손상원인과 거동을 확인하였고, 원재질에서 재현하였다. 고온에서 니켈 합금은 ${\gamma}^{\prime}$ 형상이 변형되고 조직변형(Alloy Depletion)구간이 관찰되며 재질의 기계적 성질, 물성치 등이 저하되고 연화되어 장시간 운용 시 파손될 수 있다. 니켈합금은 고온특성이 좋으나 함유되는 미량원소에 따라 그 물성치가 다양하므로 니켈합금이라 하여도 그 목적에 맞는 세분화된 소재를 사용해야한다.
Thermal stress and elastic creeping stress analysis was conducted by finite element method to simulate start-up process of a boiler header of 500MW standard fossil power plant. Start-up temperature and operating pressure history were simplified from the real field data and they were used for the thermal stress analysis. Two kinds of thermal stress analysis were considered. In the first case only temperature increase was considered and in the second case both of temperature and operating pressure histories were considered. In the first analysis peak stress was occurred during the temperature increase from the room temperature. Hence cracking or fracture may occur at the temperature far below the operating maximum temperature. In the results of the second analysis von Mises stress appeared to be higher after the second temperature increase. This is due to internal pressure increase not due to the thermal stress. When the stress components of radial(r), hoop($\theta$) and longitudinal(z) stress were investigated, compression hoop stress was occurred at inner surface of the stub tube when the temperature increased from room temperature to elevated temperature. Then it was changed to tension hoop stress and increased because of the operating pressure. It was expected that frequent start-up and shut-down operations could cause thermal fatigue damage and cracking at the stub tube hole in the header. Elastic-creeping analysis was also carried out to investigate the stress relaxation due to creep and stabilized stress after considerable elapsed time. The results could be used for assessing the creep damage and the residual life of the boiler header during the long-tenn service.
본 연구에서는 고온기기의 부재로 널리 사용되는 304스테인리스강을 사용하여 기기의 사용조건을 고려한 538.deg. C(1000.deg. F), 593.deg. C(1100.deg. F)및 650.deg. C(1200.deg. F)의 세가지 온도레벨하의 대기중에서 크리이프-피로시험을 실시하여 작은 인공표면결함으로부터 발생.성장하는 표면균열의 성장거동을 조사 연구하였다. 또한 주파수의 영향을 조사 하기 위하여 538.deg. C에서 고온피로시험을 실시하여 이 결과를 크리이프 및 크리이프피로 시험의 결과와 비교.검토하였다.
본 연구에서는 고강도 강섬유보강 콘크리트(HSFRC)의 설계 및 시공을 위한 기초 자료를 제공하기 위하여 역학적 특성 및 장기변형 특성에 관한 연구를 수행하였으며, 탄성계수, 압축강도, 인장강도, 휨강도, 건조수축 및 크리프에 미치는 강섬유 혼입의 영향을 검토하고, 휨파괴인성을 평가하였다. 연구결과, HSFRC의 압축강도에 미치는 강섬유의 혼입효과는 그다지 크지 않았고, 탄성계수는 섬유혼입률이 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났으며, 인장강도, 휨강도 및 휨인성에 미치는 섬유혼입률($V_f$) 및 섬유형상비($l_f/d_f$)의 영향은 대단히 큰 것으로 나타났다. 이는 $V_f$ 및 $l_f/d_f$의 증가와 함께 극한하중에 상응하는 처짐량이 증가하고, 강섬유의 균열구속성능에 의해 하중-처짐곡선의 하강곡선이 완만하게 감소하기 때문인 것으로 판단된다. 또한 크리프 및 건조수축에 미치는 섬유혼입률($V_f$)의 영향은 대단히 큰 것으로 나타났으며, 특히 고강도 콘크리트에 강섬유를 혼입하면 크리프 변형에 비해 건조수축 변형의 저감에 더욱 효과가 큰 것으로 나타났다.
The purposes of the paper are to consider the failure phenomenon based on delamination and crack when the encapsulant of plastic IC package under hygrothermal loading in the IR soldering process is on elastic and viscoelastic behavior due to the temperature and to show the optimum design using fracture mechanics. The model for analysis is the plastic SOJ package with a dimpled diepad. The package model with the perfect delamination between chip and diepad is chosen to estimate the resistance to fracture by calculating J-integrals in low temperature and C(t)-integrals in high temperature with the change of the design under hygrothermal loading. The optimum design to depress the delamination and crack in the plastic IC package is presented.
CD-R disc drive is one of the basic options of personal computer today. In this trend, various CD-R discs can be purchased in every market. Even very low quality discs are in market too. Today's CD-R disc drive is being operated over 10,000 RPM. So the possibility of the disc fracture is growing faster. Sometimes, during the test of a new disc drive by various methods to confirm the quality of it, fracture of the disc happens. And it happens in end user's personal computer scarcely. In this reason, new methods to confirm the quality and the failure mechanism of the optical disc are studied in this paper.
Since Cr-Mo-V steel has excellent fracture and creep properties at elevated temperature, they are extensively used as steam turbine components such as the turbine rotor. However, the turbine rotor steel used to suffer material degradation during long term service. Therefore, the assessment of the safety and residual life of the turbine rotor is periodically required during service. One of the most convenient techniques for that is the hardness method mainly due to its simplicity and nondestructive characteristics. In this research, six specimens with different aging times of turbine rotor steel were artificially prepared by an isothermal heat treatment at $630^{\circ}C$. The micro Vickers hardnesses of specimens were measured at room temperature. The relationships between the fracture properties and the hardness ratio were investigated. And also an indirect method to evaluate the residual life of degraded turbine rotor was proposed based on the micro Vickers hardness measurement.
R-curve, of three kinds of silicon nitride-based ceramics were measured, using single edge notched beam (SENB) method at room and at elevated temperatures, up to $1200^{\circ}C$. Stable fraacture was seen on ceramic materials with SENB specimens if the machined notch is deep enough, even though the crack resistance did not increase with crack length. Hot pressed silicon nitride did not show the rising R-curve behavior at room temperature, but it showed some rising at $1000^{\circ}C$ and above. Si3N4 reinforced with SiC whiskers showed no rising behavior at room and elevated temperatures, as it has smaller grain size, compare to the monolithic specimen. Gas pressure sintered silicon nitride had very large and elongated grains, and it showed rising R-curve even at room temperature. However, it showed some creep behavior at $1200^{\circ}C$ and the calculated R-curve on this condition did not show a good result. We cannot apply this technique on this condition for obtaining the R-curve.
본 연구는 차세대 원자로의 후보 재료인 수정 9Cr-1Mo 강에 대한 크리프 균열 성장률 법칙, da/dt=B$(C^*)^q$의 파라메터 B와 q에 대한 통계적 성질에 대하여 취급하였다. 본 해석에 이용된 크리프 균열 성장 데이터는 $600^{\circ}C$의 일정 온도에서 5000N의 동일 하중하의 1/2 CT 시험편에 대하여 크리프 균열 성장 실험을 수행하였다. 크리프 균열 성장 거동은 크리프 균열 성장률 da/dt 와 파괴역학 파라메터 $C^*$와의 실험적 관계식으로부터 통계적으로 해석하였다. 각각의 시험편에 대한 파라메터 B와 q는 최소자승법에 의하여 결정하였다. B와 q에 대한 확률분포함수를 정규분포, 대수정규분포 그리고 와이블분포에 대하여 조사하였다. 본 연구에 의하면, B와 q의 확률분포함수는 대수정규분포와 와이블분포에 비교적 잘 따름을 알았다. 또한 이들 사이에는 강한 양의 선형적인 상관이 있음을 알았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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