• 제목/요약/키워드: Dynamic crack propagation

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함수구배재료에서 임의의 방향을 따라 비정상적으로 전파하는 모드 III 균열해석 (Analysis of Unsteady Propagation of Mode III Crack in Arbitrary Direction in Functionally Graded Materials)

  • 이광호;조상봉;황재석
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제39권2호
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    • pp.143-156
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    • 2015
  • 함수구배재료의 모드 III 균열이 물성치 구배방향과 다른 방향으로 비정상적으로 전파할 때 전파균열선단부근의 응력 및 변위장에 대하여 연구하였다. 함수구배재료는 밀도가 일정한 상태에서 전단탄성계수가 선형적으로 변화하는 경우와 밀도와 전단탄성계수가 지수형적으로 변화하는 경우로 가정했다. 조화함수의 해를 얻기 위하여 일반적인 편미분방정식의 동적평형방정식을 라플라스 방정식으로 변환하였다. 라플라스 방정식으로부터 균열속도 변화률, 응력확대계수의 변화률 등에 의존되는 응력장과 변위장을 근접해법으로 얻었다. 본 연구에서 얻어진 응력장과 변위장을 사용하여 재료의 비 균질성, 균열속도의 변화률, 응력확대계수의 변화률 등을 고려한 상태에서 균열이 임의의 방향으로 전파할 때 균열선단부근의 응력 및 변위 그리고 응력확대계수에 대하여 연구하였다.

DETERMINATION OF FRACTURE TOUGHNESS BY UNIAXIAL TENSILE TEST

  • Oh, Hung-Kuk
    • 한국재료학회:학술대회논문집
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    • 한국재료학회 1994년도 춘계 학술발표 강연 및 논문 개요집
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    • pp.2-7
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    • 1994
  • The dynamic fatigue life equation is applied to uniaxial tensile test. The resultant equations far the surface energy and fracture toughness are calculated with the data from the tensile test and compared with the ones from ASTM E399 test. During the crack propagation under model loading, the material of the crack tip undergoes the process of the elastic-plastic deformation in the uniaxial tensile test. The surface energy per unit area is proportional to the ratio of plastic and elastic elongations. The calculated fracture toughness of the metals are very well coincident to the ASTM E399's test results.

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Influence of non-Gaussian characteristics of wind load on fatigue damage of wind turbine

  • Zhu, Ying;Shuang, Miao
    • Wind and Structures
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    • 제31권3호
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    • pp.217-227
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    • 2020
  • Based on translation models, both Gaussian and non-Gaussian wind fields are generated using spectral representation method for investigating the influence of non-Gaussian characteristics and directivity effect of wind load on fatigue damage of wind turbine. Using the blade aerodynamic model and multi-body dynamics, dynamic responses are calculated. Using linear damage accumulation theory and linear crack propagation theory, crack initiation life and crack propagation life are discussed with consideration of the joint probability density distribution of the wind direction and mean wind speed in detail. The result shows that non-Gaussian characteristics of wind load have less influence on fatigue life of wind turbine in the area with smaller annual mean wind speeds. Whereas, the influence becomes significant with the increase of the annual mean wind speed. When the annual mean wind speeds are 7 m/s and 9 m/s at hub height of 90 m, the crack initiation lives under softening non-Gaussian wind decrease by 10% compared with Gaussian wind fields or at higher hub height. The study indicates that the consideration of the influence of softening non-Gaussian characteristics of wind inflows can significantly decrease the fatigue life, and, if neglected, it can result in non-conservative fatigue life estimates for the areas with higher annual mean wind speeds.

냉간강재(冷間鋼材) SKD11의 Notch효과(效果)가 AE특성(特性)에 미치는 영향(影響) (AE Characteristics affecting the Notch Effect of the Cold Steel SKD11)

  • 한응교;김기중;권형호;김재열
    • 비파괴검사학회지
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    • 제6권1호
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    • pp.9-22
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    • 1986
  • Acoustic Emission is not only expected as a non-destructive evaluation technique in practice but also noted as a new powerful means of evaluation of materials. AE occurs with plastic deformation and propagation of crack, and this patterns of occurence of AE vary with materials. AE which comes from propagation of crack depends oil the shapes and properties of materials. Like this AE has characteristic of material. The present work is an attempt to evaluate characteristics of carbon steel (SM55C) and Die steel(SKD11) by means of dynamic response of AE method.

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Temperature Effects on Fracture Toughness Parameters for Pipeline Steels

  • Chanda, Sourayon;Ru, C.Q.
    • 국제강구조저널
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    • 제18권5호
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    • pp.1754-1760
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    • 2018
  • The present article showcases a temperature dependent cohesive zone model (CZM)-based fi nite element simulation of drop weight tear test (DWTT), to analyse fracture behavior of pipeline steel (PS) at different temperatures. By co-relating the key CZM parameters with known mechanical properties of PS at varying temperature, a temperature dependent CZM for PS is proposed. A modified form of Johnson and Cook model has been used for the true stress-strain behavior of PS. The numerical model, using Abaqus/CAE 6.13, has been validated by comparing the predicted results with load-displacement curves obtained from test data. During steady-state crack propagation, toughness parameters (such as CTOA and CTOD) were found to remain fairly constant at a given temperature. These toughness parameters, however, show an exponential increase with increase in temperature. The present paper offers a plausible approach to numerically analyze fracture behavior of PS at varying temperature using a temperature dependent CZM.

벌크 아몰퍼스 금속의 충격파괴 거동 평가를 위한 미소 샬피 시험편을 사용한 계장화 충격 시험법 (Instrumented Impact Test using Subsize Charpy Specimen for Evaluating Impact Fracture Behavior in Bulk Amorphous Metals)

  • 신형섭;고동균;정영진;오상엽;김문생
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
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    • pp.101-106
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    • 2003
  • In order to investigate the mechanical behavior of newly developed materials, the evaluation of mechanical properties using small-size specimen is essential. For those purposes, an instrumented impact testing apparatus, which provides the load-displacement curve under impact loading without oscillations, was devised. To develop the test procedure with the setup, the impact behaviors of various kinds of structural materials such as S45C, SCM4, Ti alloys (Ti-6V-4Al) and Zr-based bulk amorphous metal, were investigated through the instrumented Charpy V-notch impact tests. The calibrations of the dynamic load and displacement that was calculated based on the Newton' second law were carried out through the quasi-static load test and the comparison of a directly measured value using a laser displacement meter. Satisfactory results could be obtained. The crack initiation and propagation processes during impact fracture could be well divided on the curve, depending on the intrinsic characteristic of specimen tested; ductile or brittle. The absorbed impact energy in Zr-basd BAM was largely used for crack initiation not for crack propagation process. The fracture surfaces under impact loading showed different feature when compared with the static cases.

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통합적 인공지능 기법을 이용한 결함인식 (Crack Identification Based on Synthetic Artificial Intelligent Technique)

  • 심문보;서명원
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제25권12호
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    • pp.2062-2069
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    • 2001
  • It has been established that a crack has an important effect on the dynamic behavior of a structure. This effect depends mainly on the location and depth of the crack. To identify the location and depth of a crack in a structure, a method is presented in this paper which uses synthetic artificial intelligent technique, that is, Adaptive-Network-based Fuzzy Inference System(ANFIS) solved via hybrid learning algorithm(the back-propagation gradient descent and the least-squares method) are used to learn the input(the location and depth of a crack)-output(the structural eigenfrequencies) relation of the structural system. With this ANFIS and a continuous evolutionary algorithm(CEA), it is possible to formulate the inverse problem. CEAs based on genetic algorithms work efficiently for continuous search space optimization problems like a parameter identification problem. With this ANFIS, CEAs are used to identify the crack location and depth minimizing the difference from the measured frequencies. We have tried this new idea on a simple beam structure and the results are promising.

통합적 인공지능 기법을 이용한 결함인식 (Crack identification based on synthetic artificial intelligent technique)

  • 심문보;서명원
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집C
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    • pp.182-188
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    • 2001
  • It has been established that a crack has an important effect on the dynamic behavior of a structure. This effect depends mainly on the location and depth of the crack. To identify the location and depth of a crack in a structure, a method is presented in this paper which uses synthetic artificial intelligent technique, that is, Adaptive-Network-based Fuzzy Inference System(ANFIS) solved via hybrid learning algorithm(the back-propagation gradient descent and the least-squares method) are used to learn the input(the location and depth of a crack)-output(the structural eigenfrequencies) relation of the structural system. With this ANFIS and a continuous evolutionary algorithm(CEA), it is possible to formulate the inverse problem. CEAs based on genetic algorithms work efficiently for continuous search space optimization problems like a parameter identification problem. With this ANFIS, CEAs are used to identify the crack location and depth minimizing the difference from the measured frequencies. We have tried this new idea on a simple beam structure and the results are promising.

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방사균열 모델을 적용한 암반 발파에 의한 손상 영역 예측 (Prediction of the Damage Zone Induced by Rock Blasting Using a Radial Crack Model)

  • 심영종;조계춘;김홍택
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제22권11호
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    • pp.55-64
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    • 2006
  • 터널과 같은 지하 공동 굴착을 위한 발파로 주변에 손상이 발생하였을 경우, 암반의 역학적 및 수리적 불안정성을 유발하기 때문에 암반의 최종손상영역의 예측은 매우 중요하다 그러나 복잡한 발파거동으로 인해 손상영역을 적절히 예측하는 데에는 상당한 어려움이 따르고 있다. 이러한 어려움을 효과적으로 해결하기 위해 발파하중을 응력파와 가스압으로 분리한 많은 연구가 진행되었다. 응력파는 발파공 주위에 분쇄환(crushing annulus)과 파쇄균열대(fracture zone)를 형성시키며, 상당시간 지속되는 준정적인 가스는 파쇄균열대의 닫힌 균열내부에 침투하여 균열을 다시 진행시키는 역할을 하게 된다. 즉, 가스압은 최종적으로 암반에 손상을 가하는데 기여를 한다. 따라서 본 논문은 이러한 가스압에 의해 생성되는 균열의 최종 진행 길이를 예측함으로써 발파로 인한 최종 손상영역을 간단하게 예측할 수 있는 방법을 제시하고자 한다. 이를 위해 균질한 무한 탄성평면에서 발파공 주위에 대칭으로 형성되는 방사균열을 모델로 사용하였다. 이 모델에서 균열이 진행할 수 있는 조건과 가스의 질량이 일정하다는 두 가지 조건을 사용하였다. 그 결과 응력확대계수는 균열이 진행할수록 감소하여 최종균열의 길이를 산정하였으며, 또한 발파공에 작용하는 압력도 감소하는 것을 확인하였다.

저속 충격하에서의 금속복합재료의 동적 특성 (Dynamic Behaviors of Metal Matrix Composites in Low Velocity Impact)

  • 남현욱;;;한경섭
    • Composites Research
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    • 제12권1호
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    • pp.68-75
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    • 1999
  • 본 연구에서는 저속 충격에서 충격 속도에 따른 금속복합재료의 동적 거동을 연구하였다. 시험에 사용된 재료는 모재로 AC8A와 보강재로 알루미나($Al_2O_3$)와 탄소를 사용하였으며 용탕 주조법을 이용하여 금속복합재료를 제조하였다. 금속복합재료에는 15%의 부피분율을 가진 알루미나 예비성형체와 알루미나와 탄소를 각각 12%와 3% 사용한 혼합 에비성형체가 사용되었다. 제조된 금속복합재료는 인장 시험과 진동 시험을 통해 인장 강도와 탄성계수를 구하였으며, 저주파 여파기(low pass filter)와 계장화 충격 시험기를 이용하여 충격 속도에 따른 금속복합재료의 충격 거동을 연구하였다. 저주파 여파기를 이용함으로써 충격 속도에 관계없이 안정적인 실험치를 확보할 수 있었다. 충격 속도의 증가에 따라 모재와 금속복합재료의 충격에너지는 증가하였으나, 동적인성치는 일정한 값을 보였다. 충격 속도가 증가할수록 충격에너지 중 균열전파에너지의 향상이 두드러졌으며, 재료의 변형량이 증가하였다. 충격에너지 중 균열개시에너지와 동적파괴인성치의 관계를 설명하기 위하여 변형율 에너지와 노치에서의 응력 분포를 이용하여 간단한 모델을 제시하였으며, 이로부터 균열개시에너지는 동적 파괴 인성치의 자승에 비례하고 탄성계수에 반비례하는 것을 보였다.

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