This work was focused on the material parameter extraction for the isothermal cyclic deformation analysis for which Chaboche(Combined Nonlinear Isotropic and Kinematic Hardening) and Overlay(Multi Linear Hardening) models are normally used. In this study all the parameters were driven especially based on Overlay theories. A simple method is suggested to find out best material parameters for the cyclic deformation analysis prior to the isothermal LCF(Low Cycle Fatigue) analysis. The parameter extraction was done using 400 series stainless steel data which were published in the reference papers. For simple and quick review of the parameters extracted by suggested method, 1D FORTRAN program was developed, and this program could reduce the time for checking the material data tremendously. For the application to FE code ABAQUS user subroutine for the material models was developed by means of UMAT(User Material Subroutine), and the stabilized hysteresis loops obtained by the numerical analysis were in good harmony with test results.
Turbine blade is subject to force of three type ; torsional force by torsion-mount, centrifugal force by rotation of rotor and cyclic bending force by steam pressure. Cyclic bending force of them is main factor on fatigue fracture. In the X-ray diffraction method, the change in the values related to plastic deformation and residual stress near the fracture surface mat be determined, and information of internal structure of material can be obtained. Therefore, to find a fracture mechanism of torsion-mounted blade in nuclear plant, based on the information from the fracture surface obtained by fatigue test, the correlation of X-ray parameter and fracture mechanics parameter was determined, and then the load applied to actual broken turbine blade parts was predicted. Failure analysis is performed by finite element method and Goodman diagram on torsion-mounted blade.
The heat resistant material, in service, may experience static loading, cyclic loading, or a combination of two. An experimental study of crack growth behavior of STS 316L austenitic stainless steel under fatigue, and creep-fatigue loading conditions were carried out on compact tension specimens at various tensile hold times. In the crack growth experiments under hold times. In the crack growth experiments under hold time loading conditions, tensile hold times were ranged from 5 seconds to 100 seconds and its behavior was characterized using the $\Delta$K parameter. The crack growth rates generally increase with increasing hold times. However in this material, the trend of crack growth rates decreases with increasing hold times for short hold time range relatively. It is attributed to a decline in the cyclic crack growth rate as a result of blunting at the crack tip by creep deformation. The effect of grain size on the creep behavior of STS 316L was investigated. Specimens with grain size of 30, 65 and 125${\mu}{\textrm}{m}$ were prepared through various heat treatments and they were tested under various test conditions. The fracture mode of 316L changed from transgranular to intergranular with increasing grain size.
저자는 최근 산업체 생산 현장에서 Z-피닝 복합재 구조물을 간편하게 제작할 수 있는 Z-피닝 패치 개념을 제안하였고, 이를 적용하여 복합재 단일-겹침 전단 접합시편을 제작하였으며, 정적시험을 통하여 54~68%의 접합강도의 향상을 발표하였다. 본 연구는 상기 연구의 후속으로서, 반복하중에 대한 접합강도의 향상을 측정하기 위하여 피로시험을 수행하였다. 사용된 Z-핀은 스테인레스강 핀이며, 복합재료와의 결합력을 증가시키기 위하여 표면을 요철 형상으로 가공하였으며, 화학적으로 부식시켰다. 반복하중 조건에서 접합강도는 약 98~125% 향상되었다.
Arifin, A.;Jusoh, W.Z.W.;Abdullah, S.;Jamaluddin, N.;Ariffin, A.K.
Steel and Composite Structures
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제19권3호
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pp.601-614
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2015
The Metal Magnetic Memory (MMM) method is a non-destructive testing method based on an analysis of the self-magnetic leakage field distribution on the surface of a component. It is used for determining the stress concentration zones or any irregularities on the surface or inside the components fabricated from ferrous-based materials. Thus, this paper presents the MMM signal behaviour due to the application of fatigue loading. A series of MMM data measurements were performed to obtain the magnetic leakage signal characteristics at the elastic, pre-crack and crack propagation regions that might be caused by residual stresses when cyclic loadings were applied onto the A283 Grade C steel specimens. It was found that the MMM method was able to detect the defects that occurred in the specimens. In addition, a justification of the Self Magnetic Flux Leakage patterns is discussed for demonstrating the effectiveness of this method in assessing the A283 Grade C steel under cyclic loadings.
Integral abutment bridges (IABs) are those bridges without expansion joints. A single row of steel H-piles (SHPs) is commonly used at the thin and stub abutments of IABs to form a flexible support system at the bridge ends to accommodate thermal-induced displacement of the bridge. Consequently, as the IAB expands and contracts due to temperature variations, the SHPs supporting the abutments are subjected to cyclic lateral (longitudinal) displacements, which may eventually lead to low-cycle fatigue (LCF) failure of the piles. In this paper, the potential of using finite element (FE) modeling techniques to estimate the LCF life of SHPs commonly used in IABs is investigated. For this purpose, first, experimental tests are conducted on several SHP specimens to determine their LCF life under thermal-induced cyclic flexural strains. In the experimental tests, the specimens are subjected to longitudinal displacements (or flexural strain cycles) with various amplitudes in the absence and presence of a typical axial load. Next, nonlinear FE models of the tested SHP specimens are developed using the computer program ANSYS to investigate the possibility of using such numerical models to predict the LCF life of SHPs commonly used in IABs. The comparison of FE analysis results with the experimental test results revealed that the FE analysis results are in close agreement with the experimental test results. Thus, FE modeling techniques similar to that used in this research study may be used to predict the LCF life of SHP commonly used in IABs.
The leaf spring for a truck absorbs shocks or vibrations from the road surface while driving with the elastic force of the material and prevents the shock from being transmitted to the vehicle body. It is subjected to cyclic stress, and fatigue fracture occurs frequently. This study analyzes fractured leaf spring from a 25 ton truck that has been operating for about a year. In the fractured portion, which is the origin of crack, inclusions were observed, and fatigue failure was caused by cyclic stress. In the stress calculation and FE analysis, the stress at the center of the leaf spring was obtained to be 54~65% of the yield strength of the base material and damaged material. It is most important to prevent the mixing of impurities in the steel manufacturing for leaf springs. The large stress portion of the leaf spring needs to introduce compressive residual stress by peening etc.
The polymer composites contain numerous internal boundaries and its structural elements have different responses and different resistances under the same service environment. Fatigue phenomenon is much more complex in composites than homogeneous materials. An understanding of the fracture behavior of polymer composite materials subjected to constant and cyclic loading is necessary for predicting the life time of structures fabricated with polymers. There is a need to acquire a better understanding of the fatigue performance and failure mechanisms of composites under such conditions. Therefore, in this study the analyses of fiber orientation and fracture mechanism for low cycle fatigue crack have been studied by SEM and LM for observing the ultrathin sections.
Quantitative analysis have been carried out on the micro-cracks on the surface and into the depth of unnotched smooth mild steel specimen under cyclic stains by rotating bending fatigue tests. Some of the results are; (1) Cracks initiate at the early stage of fatigue life N$_{I}$/ N$_{f}$=10 to 20%, and propagate during the rest of fatigue life. (2) Coalescence of highly crowded small fatigue cracks of random distribution seems to induce the final fracture at higher stress level. (3) The curves of crack initiation and the equal crack length on the graph of stress versus number of cycles are parallel to the S-N curve. (3) The curves of crack initiation and the equal crack length on the graph of stress versus number of cycles are parallel to the S-N curve. (4) The distributions of micro-surface crack length and depth show the composite Weibull distributions which are approximated to two straight lines separated by the value of transient region between stage I and stage II crack.k.k.
Surface crack growth characteristics and influence of the stress amplitude in rotary bending fatigue test were evaluated for annealed S35C steel, and than fractal dimensions of fatigue crack paths estimated using the box counting method. The following results that will be helpful to understand the fatigue crack growth mechanism were obtained. (1) Crack growth rate ds/dN and db/dN (s : half crack length at the surface crack, b : crack depth) depended on stress amplitude (${\Delta}{\sigma}/2$), stress intensity factor range (${\Delta}K_A, {\Delta}K_C$) and crack length. (2) At the effect area of 0.3 mm hole notch (s<0.5 mm) crack growth rate did not depend on these factors. (3) The fractal dimensions (D) increased with stress amplitude (${\Delta}{\sigma}/2$) but decreased with cyclic number.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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