Applications of brazing in the studying fields such as high-speed machining are very increasing in various industry fields. Therefore, applying to the fracture mechanics by numerical analysis method is very important to analyse the crack problem dissimilar materials in brazed interface. In this study, stress intensity factor(SIF) is analysed to investigate crack behavior on the crack tip of dissimilar materials in brazed interface such as a hardmetal and a HSS by two dimensional(2-D) BEM. Kelvin's solution was used as a fundamental solution in BEM analysis and stress extrapolation method was used to determine SIF.
In this paper, the dynamic response of a piezoelectric layer with a penny-shaped crack is investigated. The piezoelectric layer is subjected to an axisymmetrical action of both mechanical and electrical impacts. Two kinds of crack surface conditions, i.e., electrically impermeable and electrically permeable, are adopted. Based upon integral transform technique, the crack boundary value problem is reduced to a system of Fredholm integral equations in the Laplace transform domain. By making use of numerical Laplace inversion the time-dependent dynamic stress and electric displacement intensity factors are obtained, and the dynamic energy release rate is further derived. Numerical results are plotted to show the effects of both the piezoelectric layer thickness and the electrical impact loadings on the dynamic fracture behaviors of the crack tips.
본 논문에서는 이 방법을 사용하여 glass/epoxy와 graphite/epoxy 유한평판이 균일응력과 균일변위 경계조건을 받을 때 평판 종횡비 H/W를 1,2,3, 균열길이와 폭의 비 L/W를 0.1부터 0.7까지, 균열각도를 0, 30, 45, 60으로 변화 시키면서 응력강도수정계수를 구하려고 한다.
The fatigue failure of rail is a principal source of derailment accidents. The reduction of fatigue failures can be achieved by Intensive track maintenance and periodic safety assessments for the railway. For the safety assessments, it is required to have more accurate knowledge for fatigue behavior such as the crack initiation, propagation, crack growth rate and the remaining service life in rail. In this paper, the mean stress effects for the fatigue behavior of rail steel are studied. For this study, the fatigue test is conducted and some equations for fatigue evaluation are applied and compared. From the results, we can see that the fatigue crack growth rate is the more increased as the men stress Is the more increased, the mean stress effect is represented well by the combination of stress intensity factor range and maximum stress intensity factor and Crooker and Range's equation represented by ${\Delta}K, K_{max}$ is the best fit for fatigue evaluation and safety assessment of rail.
In this study, CT specimens were prepared from spring steel(SUP9) processed shot peening which was room temperature and low temperature experiment. And we got the following characteristics from fatigue crack growth test carried out in the environment of room temperature and low temperature at $25^{\circ}C$, $-30^{\circ}C$, $-50^{\circ}C$, $-70^{\circ}C$,$-100^{\circ}C$, and $-150^{\circ}C$, in the range of stress ratio of 0.05 by means of opening mode displacement. The threshold stress intensity factor range ΔKth in the early stage of fatigue crack growth (Region I)was increased but stress intensity factor range ΔK in the stable of fatigue crack growth (Region II) was decreased in proportion to decrease temperature. It is assumed that the fatigue resistance characteristics and fracture strength at low temperature and high temperature is considerably higher than that of room temperature in the early stage and stable of fatigue crack growth region.
In this study, CT specimens were prepared from spring steel(SPS5) processed shot peening. The fatigue crack growth tests were carried out in the environment of the room temperature md low temperature at $25^{\circ}C$, $-30^{\circ}C$, $-50^{\circ}C$, $-70^{\circ}C$$-100^{\circ}C$ and $-150^{\circ}C$ in the range of stress ratio of 0.05 by means of opening mode displacement. The threshold stress intensity factor range ΔKth in the early stage of fatigue crack growth (Region I) and stress intensity factor range $\Delta$K in the stable of fatigue crack growth (Region II) were decreased in proportion to descend temperature. It was shown that the fatigue resistance characteristics and fracture strength at low temperature are considerable higher than those of mom temperature in the early stage and stable of fatigue crack growth region.
본 연구에서는 최근에 개발된 직물 탄소섬유강화 복합재료의 파괴인성치를 정 량적으로 결정하고 파괴거동을 조사하고자 한다. 본 연구의 목적은 이 재료에 선형 탄성파괴역학의 적용여부를 알아보고, R곡선을 이용하여 균열의 생성점 및 불안정 파 괴점의 파괴인성치를 정확히 구하며, 주사형 전자현미경을 통해 파단면 및 균열 성장 시점을 관찰하여 파괴거동을 조사하는데 있다.
A boundary element method is applied to the analysis of crack trajectory in materials with complex microstructure, such as discontinuously reinforced composite materials, and systems subjected to complex loading, such as indentation. The path followed by the crack(s) has non-trivial geometry. A study of the stress intensity factors and fracture toughness of such systems must therefore be accompanied by an analysis of crack trajectory. The simulation is achieved using a dual boundary integral method in planar problems, and a single boundary integral method coupled with substructuring in axisymmetric problems. The direction of crack propagation is determined using the maximum mechanical energy release rate criterion. The method is demonstrated by application to (i) a composite material composed of components having the elastic properties of aluminium (matrix) and silicon carbide (reinforcement), and (ii) analysis of contact damage induced by the action of an indenter on brittle materials. The chief advantage of the method is the ease with which problems having complex geometry or loading (giving rise to complex crack trajectories) can be treated.
Patel, Bhavana S.S.;Narayan, Babu K.S.;Venkataramana, Katta
Structural Engineering and Mechanics
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제59권5호
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pp.901-920
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2016
MeshFree methods have become popular owing to the ease with which high stress gradients can be identified and node density distribution can be reformulated to accomplish faster convergence. This paper presents a strategy for nodal density refinement with strain energy as basis in Element-Free Galerkin MeshFree technique. Two popular flat plate problems are considered for the demonstration of the proposed strategies. Issue of integration errors introduced during nodal density refinement have been addressed by suggesting integration cell refinement. High stress effects around two symmetrical semi-circular notches under in-plane axial load have been addressed in the first problem. The second considers crack propagation under mode I and mode II fracture loading by the way of introducing high stress intensity through line crack. The computational efficacy of the adaptive refinement strategies proposed has been highlighted.
Kumar, M.R. Nanda;Murthy, A. Ramachandra;Gopinath, Smitha;Iyer, Nagesh R.
Structural Engineering and Mechanics
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제57권1호
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pp.65-89
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2016
This paper presents the development of methodologies using Extended Finite Element Method (XFEM) for cracked unstiffened and concentric stiffened panels subjected to constant amplitude tensile fatigue loading. XFEM formulations such as level set representation of crack, element stiffness matrix formulation and numerical integration are presented and implemented in MATLAB software. Stiffeners of the stiffened panels are modelled using truss elements such that nodes of the panel and nodes of the stiffener coincide. Stress Intensity Factor (SIF) is computed from the solutions of XFEM using domain form of interaction integral. Paris's crack growth law is used to compute the number of fatigue cycles up to failure. Numerical investigations are carried out to model the crack growth, estimate the remaining life and generate damage tolerant curves. From the studies, it is observed that (i) there is a considerable increase in fatigue life of stiffened panels compared to unstiffened panels and (ii) as the external applied stress is decreasing number of fatigue life cycles taken by the component is increasing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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