Fatigue crack propagation rates and characteristics of the SA516-70 steel which is used for the low temperature pressure vessels, were studied in the room temperature of $10^{\circ}C$ and low temperature ranges of $-10^{\circ}C,\;-30^{\circ}C,\;-50^{\circ}C,\;and\;-70^{\circ}C$ with stress ratio of R=0.05. The obtained experimental results are as follows; 1) In the logarithmic relationship between the fatigue crack propagation rate(da/dN) and stress intensity factor K, the linear relationship was obtained up to da/dN > $8{\times}10^3$ mm/cycle in the same of room temperature, but in low temperature case, the relationship was extended to the range of low crack propagation rate. 2) The lower limit stress intensity factor of SA516-70 ${\Delta}K_{th}\;was\;23MPa\sqrt{m}$ and in the case of low temperature $-50^{\circ}C\;and\;-70^{\circ}C$, the crack propagation rate da/dN which showed a linear relation, reached rapidly to the ${\Delta}K_{th}$. As the results, the crack propagation rates of $-50^{\circ}C\;and\;-70^{\circ}C$ were lower than that of room temperature and according to the testing temperature the rates were decreased rapidly to the ${\Delta}K_{th}$. 3) On the relationship between the stress intensity factor ${\Delta}K$ and the track propagation cycle, the stress intensity factors of low cycle region was rapidly increased at low temperature, but ${\Delta}K$ was increased rapidly at room temperature of high cycle. 4) On the relationship between the fatigue crack propagation rate and cycle, the fatigue crack propagation rate showed higher gradient in the room temperature than the low temperature due to the increment in ductility at low temperature.
This study aimed to investigate the fatigue crack growth behavior of a kind of fiber metal laminates (FML) under four different stress levels. The FML specimen consists of three 2024-T3 aluminum alloy sheets and two layers of glass/epoxy composite lamina. Tensile-tensile cyclic fatigue tests were conducted on centrally notched specimen at four stress levels with various maximum values. A digital camera system was used to take photos of the propagating cracks on both sides of the specimens. Image processing software was adopted to accurately measure the length of the cracks on each photo. The test results show that: (1) a-N and da/dN-a curves of FML specimens can be divided into transient crack growth segment, steady state crack growth segment and accelerated crack growth segment; (2) compared to 2024-T3 aluminum alloy, the fatigue properties of FML are much better; (3) da/dN-${\Delta}K$ curves of FML specimens can be divided into fatigue crack growth rate decrease segment and fatigue crack growth rate increase segment; (3) the maximum stress level has a large influence on a-N, da/dN-a and da/dN-${\Delta}K$ curves of FML specimens; (4) the fatigue crack growth rate da/dN presents a nonlinear accelerated increasing trend to the maximum stress level; (5) the maximum stress level has an almost linear relationship with the stress intensity factor ${\Delta}K$.
Fatigue crack propagation rates and characteristics of the SA516-60 steel which is used for the low temperature pressure vessels, were studied in the room temperature of $25^{\circ}C$
and low temperature ranges of $10^{\circ}C,\; -10^{\circ}C,\; -30^{\circ}C,\; -50^{\circ}C, \;and\; -70^{\circ}C4 with stress ratio of R=0.05. The obtained experimental results are as follows; 1) In the logarithmic relationship between the fatigue crack propagation rate(da/dN) and stress intensity factor K, the linear relationship was obtained up to da/dN 〉$8\times10^{-3}$/mm/cycle in the same of room temperature, but in low temperature case, the relationship was extended to the range of crack propagation rate. 2) The lower limit stress intensity factor of SA516-60 $\DeltaK_{th}$ was 15.8MPa and in the case of low temperature $-50^{\circ}C\; and\; -70^{\circ}C$, the crack propagation rate da/dN which showed a linear relation, reached rapidly to the $\DeltaK_{th}$/. As the results, the crack propagation rates of $-50^{\circ}C\; and\; -70^{\circ}C$ were lower than that of room temperature and according to the testing temperature the rates were decreased rapidly to the $\DeltaK_{th}$/. 3) On the relationship between the stress intensity factor $\DeltaK$ and the crack propagation cycle, the stress intensity factors of low cycle region was rapidly increased at low temperature, but $\DeltaK$ was increased rapidly at room temperature of high cycle. 4) On the relationship between the fatigue crack propagation rate and cycle, the fatigue crack propagation rate showed higher gradient in the room temperature than the low temperature due to the increment in ductility at low temperature.
It is important to evaluate fatigue damage of in-service material in respect to assure safety and remaining fatigue life in structure and mechanical components under cyclic load . Fatigue damage is represented by mathematical modelling with crack growth rate da/dN and cycle ration N/Nf and is detected by X-ray diffraction and ultrasonic wave method etc. But this is estimated generally by single parameter but influenced by many test conditions The characteristics of it indicates fatigue damage has complex fracture mechanism. Therefore, in this study we propose that back-propagation neural networks on the basis of ration of X-ray half-value breath B/Bo, fractal dimension Df and fracture mechanical parameters can construct artificial intelligent networks estimating crack growth rate da/dN and cycle ratio N/Nf without regard to stress amplitude Δ $\sigma$.
Inorder ot estimate the running life of turbine rotors, fatigue crack propagation low, da/dN = C(${\DELTA}K)^m$, proposed by paris et al. has been widely applied. In this study, fatigue crack propagation rates for 16 samples of 1% Cr-Mo-V rotor steel were measured and statistical characteristics of m and C values in above equation were reviewed. The results are summarized as follows. 1. C and m follow a log-normal distribution and normal distribution, respectively. And the relation of C and shows a strong negative correlation. 2. Fatigue crack propagation equation can be expressed as da/dN=$4.11{\times}10^{-4}({\Delta}K/153.8)^m$, introducing the ralationship C=$C_oK_o^{-m}$. In this case, contribution of $C_o$ distribution to the distribution of log C shows very small compared to degrees of contribution by m.
본 연구에서는 CT시험편을 이용하여 소규모 항복조건하에서 하한계(near threshold)영역과 안전균열성장(제II)영역의 균열진전거동을 파악하고 피로균열 진전속도와 음향방출거동, 파단면 특성을 각각 비교, 고찰하여 각 파라미터간의 상관 관계 및 유용성을 검토하고자 한다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제25권5호
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pp.1108-1114
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2001
The fatigue crack propagation behavior of the SA516-Grade 70 steel which is used for pressure vessels was experimentally examined under the condition of at room temperature, $150^{\circ}C$, $250^{\circ}C$ and $370^{\circ}C$ with stress ration of R=0.1 and 0.3. The fatigue crack propagation rate , da/dN, related with the stress intensity factor range, $\vartriangle$N, was influenced by the stress ration within the stable growth of fatigue crack(Region II) with an increase in $\vartriangle$N. The resistance to the fatigue crack growth at high temperature is higher in comparison with that at room temperature, and the resistance attributed to the extent of plasticity-induced by compressive residual stress according to the cyclic loads. Fractographic examinations revels that the differences of the fatigue crack growth characteristics between room and high temperatures are mainly explained by the crack and oxide-induced by high temperature.
The effect of different anisotropy and stress ratio on fatigue crack propagation behavior was investigated under various stress ratio(R=-0.4, -0.2, 0.2, 0.2, 0.4) using pure titanium sheet used in aerospace, chemical and food industry. The rack closure behavior under constant load amplitude fatigue crack propagation test was examined. Fatigue crack propagation rate da/dN was estimated in terms of effective stress intensity factor range, $\Delta$K$_{eff}$, regardless of various stress ratio but was influenced by anisotropy. Also, it was found that the effect of anisotropy was considerably decreased but still not negligible when he da/dN was evaluated by a conventional parameter, $\Delta$$K_{eff}$/E and when the modified da/dN.$\sqrt{\varepsilon}_f$ was evaluated by $\Delta$$K_{eff}$/E. On the other hand, da/dN could be evaluated uniquely by effective new parameter, $\Delta$K$_{eff}$/$sigma_{ys}$, regardless of anisotropy, as int he following equation da/dN=C''[\frac{{\Delta}K_{eff}}{{\sigma}_{ys}}]^{n''}. And effective stress intensity factor range ratio, U was estimated by the following equation with respect to the ratio of reversed plastic zone size, $\Delta r_{p}$ to monotonic plastic zone size, $r_p$ regardless of stress ratio and anisotropy. U=-4.45$(\Delta r_{p}/r_{p})^{2}$+4.1$(\Delta r_{p}/r_{p})$+0.245_{p})$+0.245
Fatigue fracture is the cyclic fracture phenomena at a very small local area near a crack tip. Therefore, the detailed quantitative experimental analysis about local cyclic strain distribution near a crack tip is prerequisite In order to make an effective parameter able to account for fatigue fracture problems. However, there are few reports on detailed quantitative experimental analysis of a local cyclic strain distribution near a crack tip, because of experimental difficulties. In this study, the distribution of local fatigue strains near a fatigue crack tip was in detail studied using by fine dot grid strain measurement method. From these results, a single parameter, which characterizes local fatigue strain field, was proposed. In addition, this parameter was applied to evaluate the fatigue crack propagation rate.
The objective of this study is to investigate the effect of arbitrarily located defect around the circular hole in the aircraft structural material such as Al/GFRP laminates and monolithic Al alloy sheet under cyclic bending moment. The fatigue behavior of these materials may be different due to the defect location. Material flaws in the from of pre-existing defects can severely affect the fatigue crack initiation and propagation behavior. The aim of this study is to evaluate effects of relative location of defects around the circular hole in monolithic Al alloy and Al/GFRP laminates under cyclic bending moment. The fatigue behavior i.e., the stress concentration factor($K_t$), the crack initiation life($N_i$), the relationship between crack length(a) and cycles(N), the relationship between crack growth rate(da/dN) and stress intensity factor range(${\Dalta}K$) near a circular hole are considered. Especially, the defects location at ${\theta}_1=0^{\circ}\;and\;{\theta}_2=30^{\circ}$ was strongly effective in stress concentration factor($K_t$) and crack initiation life($N_i$). The test results indicated the features of different fatigue crack propagation behavior and the different growing delamination shape according to each location of defect around the circular hole in Al/GFRP laminates.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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