Kim, Jong-Sung;Yoon, Myung-Jin;Choi, Sung-Jong;Cho, Hyun-Deog
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.9
no.1
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pp.25-34
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2010
Fretting damage reduces fatigue life of the material due to low amplitude cyclic sliding and changes in the contact surfaces of strongly connected machine and structures such as bolt, key, fixed rivet and connected shaft, which have relative slip of repeatedly very low frequency amplitude. In this study, the fretting fatigue behavior of 7050-T7451 aluminum alloys used mainly in aircraft and automobile industry were evaluated. The plain fatigue test and fretting fatigue test under cyclic bending load carried out commercial bending fatigue tester and specially devised equipments to cause fretting damage. From these experimental work, the following results obtained: (1) The plain fatigue limit for stress ratio R=-l was about 151MPa. (2) In case of fretting fatigue, fatigue limit for stress ratio R=-l about 72MPa, the fatigue limit for R=0 about 81MPa, and the fatigue limit for R=0.3 about 93MPa. (3) The fatigue limit reduction rates by the fretting damage were about 52%(R=-1), 46%(R=0) and 38%(R=0.3) respectively. (4) The fatigue limit reduction rate decreased with stress ratio increase. In fretting bending test, as stress ratio increased, occurrence of initial oblique crack by fretting decreased or phased out, so that fracture surfaces were formed by plain fatigue crack occurrence, and such tendency was notable as stress amplitude increased. (5) Tire tracks and rubbed scars were observed in the fracture surface and contacted surface.
X-ray diffraction analysis technique was used for the fatigue damage analysis and fatigue life prediction in Al 7075-T651 alloy. The tensile test, fatigue strength and fatigue crack propagation test with change of stress ratio were carried out. As a result, half-value breadth was increased with the plastic deformation in the specimen increasint at all test conditions. In particular, half-value breadth at the surface of the specimens fractured by fatigue was increased as stress intensity factor range and effective stress intensity factor range were increased. In addition, the good relationship between half-value breadty and diffraction pattern was shown.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.10
no.2
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pp.23-31
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1990
Acoustic Emission(AE) signals obtained during fracture toughness test and fatigue test for nuclear pressure vessel material(SA 508 cl.3) and artificial AE signals from pencil break and ultrasonic pulser were classified using pattern recognition methods. Three different classifiers ; namely Minimum Distance Classifier, Linear Discriminant Classifier and Maximum Likelihood Classifier were used for pattern recognition. In this study, the performance of each classifier was compared. The discrimination of AE signals from cracking and crack surface rubbing was possible and the analysis for crack propagation was applicable by pattern recognition methods.
This study was performed to evaluate the effects of surface flaw on the fracture of all-ceramic materials. A feldspathic porce lain of VMK68, a cashable ceramic of IPS-Empress, and an alumina-glass composite of In-Ceram were used. Specimens were prepared as 12$\times$3$\times$1mm in dimensions, and a Vickers-produced indentation crack was made at the center of the tensile surface. Test specimens were immersed in dlstilled water and In oil, which were broken under a crosshead speed of 0.05 mm/min by 3-point bend test at 37$^{\circ}C$. The characteristic patterns of Vickers indentation and fracture surfaces were examined by an optical microscope and a scanning electron microscope. The fracture surfaces of the VMK68 and the IPS-Empress showed a median crack pattern at the fracture origin and indicated a tendency to cleavage hackle. The fracture surface of the alumina-glass composite, In-Ceram, showed a Palmqvist crack pattern at the fracture origin and indicated a tendency of toughening by the frictional Interlocking between the microstructurally rough fracture surfaces.
The effect of heat treating temperature and ${\alpha}$ phase In the ${\beta}$ phase matrix were investigated for ${\beta}-CuZnAl$ shape memory alloys by tension test, fatigue test, and shape memory effect test. After heat treatment at $677^{\circ}C$, $750^{\circ}C$, $800^{\circ}C$ and $850^{\circ}C$ for 10 min. respectively, static fracture stress(${\sigma}_f$), fatigue fracture stress(${\tau}_{max}$) at $10^6$ cycle, and elongation(${\epsilon}_f$) was $24.2kg/mm^2$, $17.21kg/mm^2$ and 11.8%, respectively. As heat treating temperature decreased, fracture surfaces of the specimens were changed from the intergranular to the transgranular fracture mode. Especially, the a phase precipitated in the ${\beta}$ phase matrix had an effect on crack propagation and the fracture surface was characterized by dimple-like pattern when crack propagated in transgranular cracking mode. Precipitation of the ${\alpha}$ phase in the ${\beta}$ phase matrix lowered the transformation temperature by $10^{\circ}C$, and about 2.5 vol.% ${\alpha}$ phase did not affect the shape memory effect examined by the bending test.
This study proposes the integrity evaluation of the bogie frame using ultrasonic fractography analysis. Analysis objectives in this study are to investigate fracture planes of damaged zone by the A-scan method. The surface condition of fracture planes shows degree of degradation by the stress concentration. The detection of the natural defects in the bogie frame is performed using the characteristics of echodynamic pattern in ultrasonic signal. Results of ultrasonic testing agree fairly well with those of actual fracture plane. In quantitative fractography analysis, microstructures of actual fracture plane turned out to be intergranular and transgranular fracture. Proposed ultrasonic fractography analysis in this study can be used for the integrity evaluation of the bogie frame.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.19
no.5
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pp.43-50
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2002
Friction welding has many merits such as energy efficiency, simple processing, etc butt difficult to obtain good weld at the welded interface and heat affected zone. To date, the continuum mechanics and fracture mechanics are utilized to analyse stresses at the interface and propagation of cracks. In this study. STS304 and SM15C are selected because they can be differentiated distinctively from metallic point of view and crack can be observed easily. It is ovserved during friction welding that STS304, rotary part is hatter than SH15C, fixed part. The last fracture occurs around the center because the surface of fatigue fracture has smooth regions, due to the separation phenomenon in plastic flows layers and striation dimple pattern.
PURPOSES : The piezoelectric energy road analysis technology using a three-dimensional finite element method was developed to investigate pavement behaviors when piezoelectric energy harvesters and a new polyurethane surface layer were installed in field conditions. The main purpose of this study is to predict the long-term performance of the piezoelectric energy road through the proposed analytical steps. METHODS : To predict the stresses and strains of the piezoelectric energy road, the developed energy harvesters were embedded into the polyurethane surface layer (50 mm from the top surface). The typical type of triaxial dump truck loading was applied to the top of each energy harvester. In this paper, a general purpose finite element analysis program called ABAQUS was used and it was assumed that a harvester is installed in the cross section of a typical asphalt pavement structure. RESULTS : The maximum tensile stress of the polyurethane surface layer in the initial fatigue model occurred up to 0.035 MPa in the transverse direction when the truck tire load was loaded on the top of each harvester. The maximum tensile stresses were 0.025 MPa in the intermediate fatigue model and 0.013 MPa in the final fatigue model, which were 72% and 37% lower than that of the initial stage model, respectively. CONCLUSIONS : The main critical damage locations can be estimated between the base layer and the surface layer. If the crack propagates, bottom-up cracking from the base layer is the main cracking pattern where the tensile stress is higher than in other locations. It is also considered that the possibility of cracking in the top-down direction at the edge of energy harvester is more likely to occur because the material strength of the energy harvester is much higher and plays a role in the supporting points. In terms of long-term performance, all tensile stresses in the energy harvester and polyurethane layer are less than 1% of the maximum tensile strength and the possibility of fatigue damage was very low. Since the harvester is embedded in the surface layer of the polyurethane, which has higher tensile strength and toughness, it can assure a good, long-term performance.
Statement of problem: Problems such as loosening and fractures of retained screws and fracture of implant fixture have been frequently reported in implant prosthesis. Purpose: Implant has weak mechanical properties against lateral loading compared to vertical occlusal loading, and therefore, stress analysis of implant fixture depending on its material and geometric features is needed. Material and methods: Total 28 of external hexed implants were divided into 7 of 4 groups; Group A (3i, FULL $OSSEOTITE^{(R)}$Implant), Group B (Nobelbiocare, $Br{\aa}nemark$$System^{(R)}$Mk III Groovy RP), Group C (Neobiotec, $SinusQuick^{TM}$ EB), Group D (Osstem, US-II). The type III gold alloy prostheses were fabricated using adequate UCLA gold abutments. Fixture, abutment screw, and abutment were connected and cross-sectioned vertically. Hardness test was conducted using MXT-$\alpha$. For fatigue fracture test, with MTS 810, the specimens were loaded to the extent of 60-600 N until fracture occurred. The fracture pattern of abutment screw and fixture was observed under scanning electron microscope. A comparative study of stress distribution and fracture area of abutment screw and fixture was carried out through finite element analysis Results: 1. In Vicker's hardness test of abutment screw, the highest value was measured in group A and lowest value was measured in group D. 2. In all implant groups, implant fixture fractures occurred mainly at the 3-4th fixture thread valley where tensile stress was concentrated. When the fatigue life was compared, significant difference was found between the group A, B, C and D (P<.05). 3. The fracture patterns of group B and group D showed complex failure type, a fracture behavior including transverse and longitudinal failure patterns in both fixture and abutment screw. In Group A and C, however, the transverse failure of fixture was only observed. 4. The finite element analysis infers that a fatigue crack started at the fixture surface. Conclusion: The maximum tensile stress was found in the implant fixture at the level of cortical bone. The fatigue fracture occurred when the dead space of implant fixture coincides with jig surface where the maximum tensile stress was generated. To increase implant durability, prevention of surrounding bone resorption is important. However, if the bone resorption progresses to the level of dead space, the frequency of implant fracture would increase. Thus, proper management is needed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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