In this paper, transparent dynamic photoelastic experimental hybrid method for propagating cracks in orthotropic material is developed. Using transparent dynamic photoelastic experimental hybrid method, we can obtain stress intensity factor and separate the stress components from only isochromatic fringe patterns without using isoclinics. It is certified that the dynamic photoelastic experimental hybrid method is very useful for the problems of the dynamic tincture mechanics.
Interfacial cracks between an isotropic and orthotropic material, subjected to static far field tensile loading are analyzed using the technique of photoelasticity. The fracture parameters are extracted from the full-field isochromatic data and the same are compared with that obtained using boundary collocation method. Dynamic Photoelasticity combined with high-speed digital photography is employed for capturing the isochromatics in the case of propagating interfacial cracks. The normalized stress intensity factors for static crack is greater when $\alpha=90^{\circ}C$ (fibers perpendicular to the interface) than when $\alpha=0^{\circ}C$ (fiber parallel to the interface) and those when $\alpha=90^{\circ}C$ are similar to ones of isotropic material. The dynamic stress intensity factors for interfacial propagating crack are greater when $\alpha=0^{\circ}C$ than $\alpha=90^{\circ}C$. The relationship between complex dynamic stress intensity factor $|K_D|$ and crack speed C is similar to that for isotropic homogeneous materials, the rate of increase of energy release rate G or $|K_D|$ with crack speed is not as drastic as that reported for homogeneous materials.
Stresses are solved for two parallel cracks in an infinite orthotropic plate during passage of incoming shock stress waves normal to their surfaces. Fourier transformations were used to reduce the boundary conditions with respect to the cracks to two pairs of dual integral equations in the Laplace domain. To solve these equations, the differences in the crack surface displacements were expanded to a series of functions that are zero outside the cracks. The unknown coefficients in the series were solved using the Schmidt method so as to satisfy the conditions inside the cracks. The stress intensity factors were defined in the Laplace domain and were inverted numerically to physical space. Dynamic stress intensity factors were calculated numerically for selected crack configurations.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.15
no.11
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pp.251-257
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1998
동적 파괴인성치 측정시스템과 동적 2차원 유한요소해석 프로그램을 개발하여 원자로압력용기에 사용하는 강(SA508 cl.3, SA516 gr.70)의 동적 파괴인성치와 동적 균열정지인성치를 평가하고 이에 대한 유용성을 확인하였으며, 이 시스템 을 이용하여 재료의 동적 파괴특성을 규명하였다. SA508 cl.3와 SA516 gr.70의 동적 균열전파속도(a)에 대응하는 동적 응력확대계수 (K(a))에 대한 실험식을 얻었으며, 동적 응력확대계수와 동적 균열전파속도와의 관계는 전형적인 "$\Gamma$" 형으로 나타남을 확인하였다.
Using the theory of linear piezoelectricity, the dynamic response of a central crack in a functionally graded piezoelectric ceramic under anti-plane shear impact is analyzed. We assume that the properties of the functionally graded piezoelectric material vary continuously along the thickness. By using the Laplace and Fourier transform, the problem is reduced to two pairs of dual integral equations and then into Fredholm integral equations of the second kind. Numerical values on the dynamic stress intensity factors are presented to show the dependence of the gradient of material properties and electric loading.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.5
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pp.904-913
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2002
In this paper, the dynamic stress intensity factors of fracture mechanics are numerically computed in time domain using the FEM. For which the finite element formulations are derived applying the Galerkin method to the equations of motion in convolution integral as has been presented in the previous paper. To assure the strain fields of r$^{-1}$ 2/ singularity near the crack tip, the triangular quarter-point singular elements are imbedded in the finite element mesh discretized by the isoparametric quadratic quadrilateral elements. Two-dimensional problems of the elastodynamic fracture mechanics under the impact load are solved and compared with the existing numerical and analytical solutions, being shown that numerical results of good accuracy are obtained by the presented method.
In the present study, interfacial cracks between an isotropic and orthotropic material, subjected to static far field tensile loading are analyzed using the technique of photoelasticity. The fracture parameters are extracted from the full-field isochromatic data and the same are compared with that obtained using boundary collocation method. Dynamic photoelasticity combined with high-speed digital photography is employed for capturing the isochromatics in the case of propagating interfacial cracks. The normalized stress intensity factors for static cracks are greate. when ${\alpha}$: 90$^{\circ}$(fibers perpendicular to the interface) than when ${\alpha}$=0$^{\circ}$(fibers parallel to the interface), and those when ${\alpha}$=90$^{\circ}$are similar to ones of isotropic material. The dynamic stress intensity factors for interfacial propagating cracks are greater when ${\alpha}$=0$^{\circ}$ than ${\alpha}$=90$^{\circ}$. For the velocity ranges (0.1 < C/C$\sub$s1/<0.7) observed in this study, the complex dynamic stress intensity factor │K$\sub$D/│increases with crack speed c, however, the rate of increase of │K$\sub$D/│with crack speed is not as drastic as that reported for homogeneous materials.
In this paper, the dynamic response of a piezoelectric layer with a penny-shaped crack is investigated. The piezoelectric layer is subjected to an axisymmetrical action of both mechanical and electrical impacts. Two kinds of crack surface conditions, i.e., electrically impermeable and electrically permeable, are adopted. Based upon integral transform technique, the crack boundary value problem is reduced to a system of Fredholm integral equations in the Laplace transform domain. By making use of numerical Laplace inversion the time-dependent dynamic stress and electric displacement intensity factors are obtained, and the dynamic energy release rate is further derived. Numerical results are plotted to show the effects of both the piezoelectric layer thickness and the electrical impact loadings on the dynamic fracture behaviors of the crack tips.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.8
no.1
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pp.22-29
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1988
The optical method of reflected and transmitted caustics has been utilized in mechanics investigations. This relatively new experimental technique has been successfully applied on various fracture analysis such as static and dynamic c rack propagation studies, some elasticity problems and contact stress, etc, In this study, the stress intensity factors in thin polycarbonate specimens, a kind of optically anisotropic material, under Mode I loading condition are estimated by the method of caustics. The values of stress intensity factors obtained from theoretical caustics shape are compared by the experiment. It is confirmed that the two stress intensity factors agree well with Srawley's solution.
A mathematical model is developed to predict the fatigue notch factor of butt welds subject to number of parameters such as weld geometry, residual stresses under dynamic combined loading conditions (tensile and bending). Linear elastic fracture mechanics, finite element analysis, dimensional analysis and superposition approaches are used for the modelling. The predicted results are in good agreement with the available experimental data. As a result, scatters of the fatigue data can be significantly reduced by plotting S-N curve as ($S{\cdot}K_f$) vs. N.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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