Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.30
no.8
s.251
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pp.873-879
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2006
To investigate applicability of the reference stress approach as simplified inelastic stress analysis to estimate local creep rupture, detailed finite element stress analyses of a T-piece pipe with different inner pressure and system loading levels are performed. The reference stresses are obtained from the finite element (FE) limit analysis based on elastic-perfectly-plastic materials, from which the local reference stress for creep rupture is determined from R5. The resulting inelastic stresses are compared with elastic stresses resulting from linear elastic FE calculations. Furthermore they are also compared with the stresses from full elastic-creep FE analyses. It shows that the stresses estimated from the reference stress approach compare well with those from full elastic-creep FE analysis, which are significantly lower than the elastic stress results. Considering time and efforts for full inelastic creep analysis of structures, the reference stress approach is shown to be a powerful tool for creep rupture estimates and also to reduce conservatism of elastic stress analysis significantly.
To assess a creep life of elevated temperature plant components, inspections and analysis are usually focused on the critical locations. In this study, stress analysis of a weld region in branch part of Y-piece was conducted by using a three-dimensional finite element analysis. The stresses at the inner and outer surface in the weld part were estimated by using elastic and elastic-creep analysis. For the elastic-creep analysis two kinds of elastic-creep analysis was conducted. The one was assumed that base and weld material properties were same and the other was that material properties were different between base and weld metal. The material properties of base and weld metal were used from reference data. The results showed the stress relaxation level and its location. The result stresses are also compared with elastic stresses.
Seo, Jun-Min;Youn, Gyo-Geun;Lee, Hyun-Jae;Oh, Young-Jin;Kim, Yun-Jae
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.14
no.1
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pp.32-37
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2018
When designing high temperature piping system, creep phenomena must be considered. Since ASME code does not provide detailed methods of design by rule (DBR) for high temperature piping, Finite element analysis should be performed. However, In the case of piping system with frequent design changes, creep analysis of the entire piping system for every change is ineffective and practically impossible. Therefore, based on elastic and elastic-plastic analysis, which takes a relatively short time, the creep stress is predicted by using elastic follow-up factor method provided in R5 code and plastic-creep analogy presented by Hoff. The predicted creep stress for a virtual piping system was compared with the creep analysis result and the two results showed similar stress relaxation tendency in time.
In this paper, the progressive deformation and the creep-fatigue damage for the conceptually designed reactor internals of KALIMER(Korea Advanced Liquid MEtal Reactor) are carried out by using the elastic analysis method in the RCC-MR code for normal operating conditions including the thermal load, seismic load (OBE) and dead weight. The maximum operating temperature of this reactor is 53$0^{\circ}C$ and the total service lifetime is 30 years. Thus, the time- dependent creep and stress-rupture effects become quite important in the structural design. The effects of the thermal induced membrane stress on the creep-fatigue damage are investigated with the risk of the elastic follow-up. To calculate the thermal stress, detailed thermal analyses considering conduction, convection and radiation heat transfer mechanisms are carried out with the ANSYS program. Using the results of the elastic analysis, the progressive deformation and creep-fatigue damages are calculated step by step using the RCC-MR in detail. This paper ill be a very useful guide for an actual application of the high temperature structural design of the nuclear power plant accounting for the time-dependent creep and stress-rupture effects.
Lee, Kuk-Hee;Kim, Yun-Jae;Yoo, Kee-Bong;Nikbin, Kamran;Dean, Dave
Proceedings of the KSME Conference
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2008.11a
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pp.293-298
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2008
This paper attempts to quantify the effect of mismatch in creep properties on steady-state stress distributions for a welded branch vessel. A particular geometry for the branch vessel is chosen. The vessel is modeled by only two materials, the base and weld metal. Idealized power law creep laws with the same creep exponents are assumed for base and weld metals. A mismatch factor is introduced, as a function of the creep constant and exponent. Steady-state stress distributions within the weld metal, resulting from threedimensional, elastic-creep finite element (FE) analyses, are then characterized by the mismatch factor. We can find that average stresses in the weld can be characterized by the mis-match factor. And there is an analogy between elastic-creep and elastic-perfectly plastic.
In this paper, the non-linear time-dependent closed-form, discrete and combined solutions for the post-elastic response of a geometrically and physically non-linear suspended cable to a uniformly distributed load considering the creep effects, are presented. The time-dependent closed-form method for the particularly straightforward determination of a vertical uniformly distributed load applied over the entire span of a cable and the accompanying deflection at time t corresponding to the elastic limit and/or to the elastic region, post-elastic and failure range of a suspended cable is described. The actual stress-strain properties of steel cables as well as creep of cables and their rheological characteristics are considered. In this solution, applying the Irvine's theory, the direct use of experimental data, such as the actual stress-strain and strain-time properties of high-strength steel cables, is implemented. The results obtained by the closed-form solution, i.e., a load corresponding to the elastic limit, post-elastic and failure range at time t, enable the direct use in the discrete non-linear time-dependent post-elastic analysis of a suspended cable. This initial value of load is necessary for the non-linear time-dependent elastic and post-elastic discrete analysis, concerning incremental and iterative solution strategies with tangent modulus concept. At each time step, the suspended cable is analyzed under the applied load and imposed deformations originated due to creep. This combined time-dependent approach, based on the closed-form solution and on the FEM, allows a prediction of the required load that occurs in the post-elastic region. The application of the described methods and derived equations is illustrated by numerical examples.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.36
no.7
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pp.759-768
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2012
This paper proposes a method to determine the elastic follow-up factors for the $C(t)$-integral under secondary stress. The rate of creep crack growth for transient creep is correlated with the $C(t)$-integral. Elastic follow-up behavior, which occurs in structures under secondary loading, prevents a relaxation of stress during transient creep. Thus, both the values of $C(t)$ and creep crack growth increase as increasing elastic follow-up. An estimation solution for $C(t)$ was proposed by Ainsworth and Dean based on the reference stress method. To predict the value of $C(t)$ using this solution, an independent method to determine the elastic follow-up factors for cracked bodies is needed. This paper proposed that the elastic follow-up factors for $C(t)$ can be determined by elastic-plastic analyses using the plastic-creep analogy. Finite element analyses were performed to verify this method.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.29
no.3
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pp.191-199
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1993
In order to analysis creep characteristics and elastic recovery of the high-tech fibers for fishing gear materials, creep and elasticity tests were carried out on netting twines made of nylon, kevlar 29 and techmilon respectively. After creep tests, the rupture surface of raw materials was observed by scanning electron microscope(SEM). The results obtained are as follows: 1. Netting twines were arranged in order of creep rupture time as follow: techmilon, kevlar 29, nylon. The creep progressive pace was the fastest in techmilon. 2. In order of the creep elongating, netting twines were arranged as follows: nylon, techmilon, kevlar 29. 3. The rupture time T sub(r) decreased almost linearly with the increase of applied load L on the log-log scaled graph. The empirical equations computed for kevlar 29 and techmilon are as follows: T sub(r kevlar 29)=1.9512$\times$1037L super(-15.773). T sub(r techmilon)=2.7146$\times$1016L super(-6.831). 4. It was observed by SEM that creep was progressed in all netting twines. The difference of rupture morphology was recognized clearly in tensile and creep tests. 5. In order of the elastic recovery, netting twines were arranged as follows: techmilon, kevlar 29, nylon.
This paper investigates creep analysis of a plate made of Al-SiC functionally graded material using Mendelson's method of successive elastic solution. All mechanical and thermal material properties, except Poisson's ratio, are assumed to be variable along the thickness direction based on the volume fraction of reinforcement and thickness. First, the basic relations of the plate are derived using the Love-Kirchhoff plate theory. The solution of governing equations yields an elastic solution to start creep analysis. The creep behavior is demonstrated through Norton's equation based on Pandey's experimental results extracted for Al-SiC functionally graded material. A linear variation is assumed for temperature distribution along the thickness direction. The creep strain, as well as the thermal strain, are included in the governing equations derived from classical plate theory for mechanical strain. A successive elastic solution based on Mendelson's method is employed to derive the history of stresses, strains, and displacements over a long time. History of stresses and deformations are obtained over a long time to predict damage to the plate because of various loadings, and material composition along the thickness and planar directions.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.39
no.9
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pp.851-857
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2015
In this paper, we estimate the time-dependent C(t) integrals under elastic-plastic-creep conditions. Finite-element (FE) transient creep analyses have been performed for single-edge-notched-bend (SEB) specimens. We investigate the effect of the initial plasticity on the transient creep by systematically varying the magnitude of the initial step load. We consider both the same stress exponent and different stress exponents in the power-law creep and plasticity to elastic-plastic-creep behavior. To estimate the C(t) integrals, we compare the FE analysis results with those obtained using formulas. In this paper, we propose a modified equation to predict the C(t) integrals for the case of creep exponents that are different from the plastic exponent.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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