In this paper a computer aided analysis method is proposed for durability assessment in the early design stages using dynamic analysis, stress analysis and fatigue life prediction method. From dynamic analysis of a vehicle suspension system, dynamic load time histories of a suspension component are calculated. From the dynamic load time histories and the stress of the suspension component, a dynamic stress time history at the critical location is produced using the superposition principle. Using linear damage law and cycle counting method, fatigue life cycle is calculated. The predicted fatigue life cycle is verified by experimental durability tests.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.2
no.1
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pp.98-107
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1998
There are many weld defects such as surface crack, lack of fusion, and imcomplete penetration in the butt joint of the existing steel bridges. The crack-like defects may significantly reduce the fatigue life of the structure. This paper presents the procedure and the results of the fatigue assessment of the butt joints with weld defect in the existing steel girder bridge. The butt joints with imcomple penetration were instrumented with strain gages to determine the stress histogram under normal traffic. Based on the measured stress histogram the crack propagation analyses were performed for the fatigue assesment. By using the suggested procedure and methodology, one can decide the time of periodic inspection and the necessity of repair of the butt joints with serious weld defects in the existing steel bridge.
Kim, Sung-Hoon;Kim, Kyung-Su;Lee, Jang-Hyun;Yoo, Chang-Hyuk;You, Won-Hyo;Yoo, Mi-Ji
Journal of Welding and Joining
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v.29
no.2
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pp.46-55
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2011
This paper deals with the crack propagation life assessment of T-joint welded structure where typical fatigue cracks have been frequently initiated when the marine vessels experience the storm load. Welding residual stresses are calculated to investigate its effects on the fatigue life. Thereafter the residual stress distribution was applied to the AFGROW life prediction program, which incorporated the loading, the welding residual stress, and the geometric shape of the structure. The fatigue tests of the T-joint welded specimen under storm loading show the beach mark clearly generated on the fractured section of the weldment. The crack propagation life estimated based on the beach mark is compared with that of AFGROW to validate the life prediction. Based on the results, the evaluation method of the remaining fatigue life for T-joint fillet weldment of marine vessel's cargo hold with random load or storm load was established.
The mobile elevated work platforms(MEWPs) consist of work platform, extending structure, and car, and it is a facility to move persons to working positions. MEWPs are useful but composed complex pieces of equipments, and accidents are caused by equipment defects. Among them, accidents caused by fracture of the bolts fixing the extension structure and the turntable are increasing. In this study, fatigue failure and fatigue life of a turntable fixing bolt subjected to irregular fatigue load were analyzed by FEA. For this purpose, finite element modeling is proposed and structural analysis and fatigue analysis are performed simultaneously for fixing bolts. As a result of the structural analysis, it was confirmed that there is no risk of permanent deformation because the maximum stress acting on the fixing bolt is lower than the yield strength, and fatigue analysis was confirmed that the fatigue life is less than the design standard. The fatigue analysis results of this study can be effectively used for the design and the documentary assessment of the safety certification of the MEWPs by examining the fatigue life of the turntable fixing bolt.
Proceedings of the Korean Reliability Society Conference
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2000.04a
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pp.213-222
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2000
In present study, a stochastic model is developed for the low cycle fatigue life prediction and reliability assessment of 316L stainless steel under variable multiaxial loading. In the proposed model, fatigue phenomenon is considered as a Markov process, and damage vector and reliability are defined on every plane. Any low cycle fatigue damage evaluating method can be included in the proposed model. The model enables calculation of statistical reliability and crack initiation direction under variable multiaxial loading, which are generally not available. In present study, a critical plane method proposed by Kandil et al., maximum tensile strain range, and von Mises equivalent strain range are used to calculate fatigue damage. When the critical plane method is chosen, the effect of multiple critical planes is also included in the proposed model. Maximum tensile strain and von Mises strain methods are used for the demonstration of the generality of the proposed model. The material properties and the stochastic model parameters are obtained from uniaxial tests only. The stochastic model made of the parameters obtained from the uniaxial tests is applied to the life prediction and reliability assessment of 316L stainless steel under variable multiaxial loading. The predicted results show good accordance with experimental results.
The prediction and analysis procedure of fatigue damage crack growth life for a stiffener bonded composite laminate panel including center hole and edge notch damage, was studied. It was performed on the basis of fatigue damage growth test results on a laminated skin panel specimens and the analysis results of stress intensity factor for the stiffener bonded composite panel. According to the comparison between experimental test and prediction results of fatigue damage growth life, it was concluded that the residual strength and damage tolerance assessment can be carried out along to the edge notch crack growth.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.24
no.1
s.173
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pp.38-51
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2000
The study on the mechanical behavior of a spot-welded specimen is largely divided into the quasi-static overload failure analysis and the fatigue failure prediction. The main issue in an overload analysis is to examine the critical loads, thereby providing a generalized overload failure criterion. As the welding spot forms a singular geometry of an external crack type, fatigue failure of spot-welded specimens can be evaluated by means of a fracture parameter. In this study, we first present the limit loads of 4 representative types of single spot-welded specimens in terms of the base metal yield strength and specimen geometries. Recasting the load vs. fatigue life relationships experimentally, obtained here, we then predict the fatigue life of spot-weld specimens with a single parameter denoted the equivalent stress intensity factor. This crack driving parameter is demonstrated to successfully describe the effects of specimen geometry and loading type in a comprehensive manner. The suggested fatigue life formula for a single spot weld can play a key, role in the design and assessment of spot-welded panel structures, in that the fatigue strength of multi-spots is eventually determined by the fatigue strength of each single spot.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.20
no.2
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pp.195-204
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2017
Predicting the failure life of automated manufacturing systems can reduce overall downtime, maintenance costs, and total plant operation costs. Therefore, there is a growing interest in fatigue failure mechanisms as the safety or service life assessment of manufacturing systems becomes an important issue. In particular, fretting fatigue is caused by repeated tangential stresses that are generated by friction during small amplitude oscillatory movements or sliding between two surfaces pressed together in intimate contact. Previous studies in fretting fatigue have observed size effects related to contact width such that a critical contact width exists where there is drastic change in the fretting fatigue life. However, most of them are the two-dimensional finite element analyses based on the plane strain assumption. The purpose of this study is to investigate the contact size effects on the three-dimensional finite element model of a finite width of a flat specimen and a cylindrical pad exposed to fretting fatigue. The contact size effects were analyzed by means of the stress and strain averages at the element integration points of three-dimensional finite element model. This study shows that the fretting fatigue life of manufacturing systems can be predicted by three-dimensional finite element analysis based on SWT critical plane model.
Thermomechanical fatigue (TMF) behavior of heat resistant austenitic stainless steel was evaluated in the temperature range from 100$^{\circ}C$ to peak temperatures of 600 to 800$^{\circ}C$; The fatigue lives under TMF conditions were plotted against the plastic strain range and the dissipated energy per cycle. In the expression of the inelastic strain range versus fatigue life, the TMF data obtained at different temperature ranges were located close to a single line with a small deviation; however, when the dissipated energy per cycle, calculated from the area of the stress-strain hysteresis loops at the half of the fatigue life, was plotted against the fatigue life, the data showed greater scattering than the TMF life against the inelastic strain range. A noticeable stress relaxation in the stress-strain hysteresis curve took place at the peak temperatures higher than 700$^{\circ}C$, but all specimens in this study exhibited cyclic hardening behavior with TMF cycles. Recrystallization occurred during the TMF cycle concurrent with the formation of fine subgrains in the recrystallized region, which is considered to cause the cyclic hardening of the steel.
Taking the superficial temperature increment as the major fatigue damage indicator, the infrared thermography was used to predict fatigue parameters (fatigue strength and S-N curve) of welded joints subjected to fatigue loading with a high mean stress, showing good predictions. The fatigue damage status, related to safety evaluation, was tightly correlated with the temperature field evolution of the hot-spot zone on the specimen surface. An energetic damage model, based on the energy accumulation, was developed to evaluate the residual fatigue life of the welded specimens undergoing cyclic loading, and a good agreement was presented. It is concluded that the infrared thermography can not only well predict the fatigue behavior of welded joints, but also can play an important role in health detection of structures subjected to mechanical loading.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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