Murthy, A. Ramachandra;Vishnuvardhan, S.;Anjusha, K.V.;Gandhi, P.;Singh, P.K.
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.5
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pp.1588-1596
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2022
In the nuclear power plants, stainless steel is widely used for fabrication of various components such as piping and pipe fittings. These piping components are subjected to cyclic loading due to start up and shut down of the nuclear power plants. The application of cyclic loading may lead to initiation of crack at stress raiser locations such as nozzle to piping connection, crown of piping bends etc. of the piping system. Crack initiation can also take place from the flaws which have gone unnoticed during manufacturing. Therefore, prediction of crack initiation life would help in decision making with respect to plant operational life. The primary objective of the present study is to compile various analytical models to predict the crack initiation life of the pipes with notch. Here notch simulates the stress raisers in the piping system. As a part of the study, Coffin-Manson equations have been benchmarked to predict the crack initiation life of pipe with notch. Analytical models proposed by Zheng et al. [1], Singh et al. [2], Yang Dong et al. [25], Masayuki et al. [33] and Liu et al. [3] were compiled to predict the crack initiation life of SA312 Type 304LN stainless steel pipe with notch under fatigue loading. Tensile and low cycle fatigue properties were evaluated for the same lot of SA312 Type 304LN stainless steel as that of pipe test. The predicted crack initiation lives by different models were compared with the experimental results of three pipes under different frequencies and loading conditions. It was observed that the predicted crack initiation life is in very good agreement with experimental results with maximum difference of ±10.0%.
This study has been made to investigate into the behavior of fatigue limit, of fatigue crack initiation, and of fatigue crack propagation under the condition of rotating bending stress; specifically on the independency of stress field as well as the crack behavior of surface micro hole defect, which is made artificially through the specimen. The results obtained can be summarized as followa; 1) For the single micro hole defect, initiation of fatigue crack is occurred at both tips of microhole defect simultaneosly along the slip which are produced in the range of maximum principal stress arround micro hole defect independent of the size of micro hole defect. 2) For the neighbored deuble micro hole defects with equal size, in the range ($\frac{L}{r}$)ratio $\gtrsim$ 3 defined as the size of micro hole defect(2r) to the distance between the centers of micro hole defects (2L), the crack behavior of the micro hole defects is same as single one. However, for the range of $\frac{L}{r}$<3, the interference effect becomes significant as the ratio approaches to 1.
Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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2001.11a
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pp.172-178
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2001
Using dislocation pileup theory, the near surface crack initiation life was calculated. The crack initiation life calculted in the previous study is not a real life strictly and just for the cracking in substrate. In this study, two life equations which can be applied for each near-surface and substrate were used for a comparative study. The downward tendency of life at near surface and substrate was similar and the crack initiation life at near-surface was much shorter than the life in substrate. The improvement of the crack initiation life equations which were proposed by W. Cheng was discussed.
This study investigates the fatigue lives of SM490A material(base metal) specimens and fillet weld specimens, which are made same material and weld method for the railway vehicle. These fatigue lives have a difference, the fatigue lives of weld specimen are shorter than those of base metal. We measured the strains on the weld positions of the specimens during the fatigue test for investigation of crack initiation and crack growth. In these result, we could find the information of the crack initiation position on weld bead and the history of crack growth. Also we knew that the fatigue crack initiation cycles and the changes of the strain which were affected the fractured surface roughness and morphology.
Flux Cored Arc Welding (FCAW) is a common practice to join thick plates such as the structural members of large scale offshore structures and very large container ships. The objective of this study was to investigate the mechanical properties and variability of the fatigue crack initiation life in the flux cored arc welded API 2W Gr.50 steel joints typically applied to offshore structures with a focus on the effect of the materials in fatigue crack growth life from the notch root of a compact tension specimen. Offshore structural steel (API 2W Gr.50) plates (60-mm thick) were used to fabricate multi-path flux core arc welded butt welded joints to clearly consider fatigue fractures at the weld zone from the notch. Fatigue tests were performed under a constant amplitude cyclic loading of R = 0.4. The mean fatigue crack initiation life of the HAZ specimen was the highest among the base metal (BM), weld metal (WM), and heat affected zone (HAZ). In addition, the coefficient of variation was the highest in the WMl specimen. The variability of the short fatigue crack growth rates from the notch tips in the WM and HAZ specimens was higher than in BM.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.21
no.2
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pp.199-208
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1997
A local strain approach was applied to an external single and double grooved C-shaped specimen in order to evaluate and predict the fatigue crack initiation life by using low cycle fatigue properties. The low cycle fatigue properties were determined from the strain-controlled fatigue tests using smooth cylindrical axial specimens. Fatigue crack initiation life was evaluated by a life prediction software, FALIPS, based on the local strain approach. The fatigue life was significantly influenced by the mean stress, and SWT parameter represented the fatigue life effectively. The predicted fatigue crack initiation life was then compared to the experimental fatigue life evaluated from the C-shaped fatigue test specimens. A good correlation was found between the experimental and predicted fatigue lives within factors of 2 and 4 for the single and double grooved C-shaped specimens respectively. Also, experimental fatigue life of the double grooved specimen was 10-12 times longer than that of the single grooved specimen.
To investigate the effect of nitriding layer on both fatigue crack initiation and fatigue life, turbine rotor steel ( IC.- 1Mo-0.25V steel) specimens were nitrided by the nitemper method and then put to a rotary bending fatigue test at room and elevated temperatures. In nitriding, temperature and time were controlled to obtain a different nitrided thickness. Microstructure analysis, micro-Victors hardness test, and scanning electron microscope observation were carried out for evaluating experiments. In results, the fatigue cracks of nitrided specimens were initiated at inclusion near the interface between nitrided layer and substrate, which showed fish-eye type appearance in fractograph. The fatigue life of nitrided specimens at every temperature was prolonged compared to that of the non-nitrided. However, there was not observable improvement in fatigue characteristics with the increase of a nitrided thickness.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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1997.10a
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pp.759-764
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1997
In this study, Fatigue behavior of laser weldment in heterogeneous materials was investigated. Fatigue strength test and fatigue crack propagation test were performed for specimens with laser weldment in heterogeneous materials, and hardness test was performed. From the fatigue strength test. it was observed that the difference of strength between heterogeneous materials had eflect on crack initiation position and fatigue limit. From the fatigue crack propagation test. it was observed that fatigue behavior of laser weldment in heterogeneous materials is different from that in same materials. The difference of strength between heterogeneous materials and laser weldment had effect on fatigue crack propagation rate.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.25
no.2
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pp.87-104
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1989
Recently, with the tendency of more lightening, high-strength and high-speed in the marine industries such as marine structures, ships and chemical plants, the use of the aluminium Alloy is rapidly enlarge and there occurs much interest in the study of corrosion fatigue crack characteristics. In this paper, the initiation of surface crack and the propagation characteristics on the base metal and weld zone of 5086-H116 Aluminium Alloy Plate which is one of the Al-Mg serious alloy(A5000serious) used most when building the special vessels, were investigated by the plane bending corrosion fatigue under the environments of marine, air and applying cathodic protection. The effects of various specific resistances on the initiation, propagation behavior of corrosion fatigue crack and corrosion fatigue life in the base metal and heat affected zone were examined and its corrosion sensitivity was quantitatively obtained. The effects of corrosion on the crack depth in relation to the uniform surface crack length were also investigated. Also, the structural, mechanical and electro-chemical characteristics of the metal at the weld zone were inspected to verify the reasons of crack propagation behavior in the corrosion fatigue fracture. In addition, the effect of cathodic protection in the fracture surface of weld zone was examined fractographically by Scanning Electron Microscope(S.E.M.). The main results obtained are as follows; (1) The initial corrosion fatigue crack sensitibity under specific resistance of 25Ω.cm% show 2.22 in the base metal and 19.6 in the HEZ, and the sensitivity decreases as specific resistance increases (2) By removing reinforcement of weldment, the initiation and propagation of corrosion crack in the HAZ are delayed, and corrosion fatigue life increases. (3) As specific resistance decreases, the sensitivity difference of corrosion fatigue life in the base metal and HAZ is more susceptible than that of intial corrosion fatigue crack. (4) Experimental constant, m(Paris' rule) in the marine environment is in the range of about 3.69 to 4.26, and as specific resistance increases, thje magnitude of experimental constant, also increases and the effect by corrosion decreases. (5) Comparing surface crack length with crack depth, the crack depth toward the thickness of specimen in air is more deeply propagated than that in corrosion environment. (6) The propagation particulars of corrosion fatigue crack for HAZ under initial stress intensity factor range of $\Delta$k sub(li) =27.2kgf.mm super(-3/2) and stress ratio of R=0 shows the retardative phenomenon of crack propagation by the plastic deformation at crack tip. (7) Number of stress cycles to corrosion fatigue crack initiation of the base metal and the welding heat affected zone are delayed by the cathodic protection under the natural sea water. The cathodic protection effect for corrosion fatigue crack initiation is eminent when the protection potential is -1100 mV(SCE). (8) When the protection potential E=-1100 mV(SCE), the corrosion fatigue crack propagation of welding heat affected zone is more rapid than that of the case without protection, because of the microfissure caused by welding heat cycle.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.33
no.10
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pp.1091-1098
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2009
In this paper, the procedure to estimate fatigue crack initiation life has been established by considering fretting wear and multiaxial stress states on the contact surface of press-fitted shafts. And a method to calculate the local friction coefficient during the running-in period of fretting wear process has been proposed. The predicted result of worn surface profile in the press-fitted shaft with non-linear local friction coefficient can avoid excessive wear depth estimation compared with that for the case of constant local friction coefficient. Furthermore, the predicted fatigue crack initiation lives based on Smith-Watson-Topper model considering the fretting wear are in good agreement with the experimental data. Consequently, the present method is valid not only for predicting worn surface profile, but also for assessing fatigue crack initiation lives considering the fretting wear during the running-in period in press fits.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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