This study aims to analyze the S. I. F. K value upon Mode I cracks in a finite-width plate of varying thickness, which is expressed in terms of width ratio ($\omega$), thickness ratio ($\beta$) and non-dimensional crack length (λ) by using the 2-dimensional finite element method. Then, by comparing the effectiveness of the results obtained by the two finite element methods, it is seen that the 2-dimensional finite element method can be used in order to analyse the S. I. F. K values upon a various thickness model. A model is developed in order to analyze the effects of initial residual stress upon the fatigue crack growth behavior in various thickness welded specimens. In this model, crack growth rate da/dN appears to be come small as the thickness ratio with the same ΔK is increased. Also, in the initial step, as ΔK is increased with crack growth rate is decreased and then increased because the repeated compressive residual stress retards crack growth rate.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2001.04a
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pp.301-308
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2001
The problem of predicting crack propagation in anisotropic solids which is a subject of considerable practical importance is examined. The effect of the second term in the asymptotic expansion of the crack tip stress field on the direction of initial crack extension is made explicitly. We employ the normal stress ratio theory to determine values for the direction of initial crack extension. The theoretical analysis is performed for the wide range of the anisotropic material properties. It is shown that the use of second order term in the series expansion is essential for the accurate determination of crack growth direction in anisotropic solids.
In this article, the dynamic fracture instability characteristics, including dynamic crack propagation and crack branching, in PMMA brittle solids under dynamic loading are investigated using the discrete element method (DEM) simulations. The microscopic parameters in DEM are first calibrated using the comparison with the previous experimental results not only in the field of qualitative analysis, but also in the field of quantitative analysis. The calibrating process illustrates that the selected microscopic parameters in DEM are suitable to effectively and accurately simulate dynamic fracture process in PMMA brittle solids subjected to dynamic loads. The typical dynamic fracture behaviors of solids under dynamic loading are then reproduced by DEM. Compared with the previous experimental and numerical results, the present numerical results are in good agreement with the existing ones not only in the field of qualitative analysis, but also in the field of quantitative analysis. Furthermore, effects of dynamic loading magnitude, offset distance of the initial crack and initial crack length on dynamic fracture behaviors are numerically discussed.
Membrane structures, a kind of lightweight soft structural system, are used for spatial structures. The material property of the membrane has strong axial stiffness, but little bending stiffness. Therefore membrane structures arc unstable structures initially. These soft structures need to be introduced initial stresses first because of its initial unstable state, and it happens large deformation phenomenon. To find the structural shape after large deformation caused by initial stiffness introduced, we need the shape analysis considering geometric nonlinearity in structural design procedure. In this study, we investigate into the stress concentration at crack of membrane structures. Therefore, using the nonlinear analysis program that NASS (Nonlinear Analysis for Spatial Structures) perform nonlinear analysis, and stress distribution for creak length investigate for using linear elastic fracture mechanics.
The stress corrosion crack growth is simulated assuming a small axial surface crack inside a S/G tube. Internal pressure and residual stresses are considered as applied forces. Stress intensity factors along crack front, variation of crack shape and crack growth rate are obtained and discussed. It is noted that the aspect ratio of the crack is not depend on the initial crack shape but depend on the residual stress distribution.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2000.10a
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pp.601-608
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2000
Steel fiber and Polymer are used widely for the reinforcement material of RC structures because of its excellence of durability, serviceability as well as mechanical properties. Polymer-Steel fibrous high strength concrete beam's input ratio are 1.0%. The shear span-to-depth ratio are 1.5, 2.8 and 3.6, compressive strength of specimens 320kg/㎠, 436kgf/㎠ and 520kgf/㎠ in 28 days. The static test was carried out to measure the ultimate load, the initial load of flexural crack and of diagonal crack, from which crack patte군 and fracture modes are earned. Also, stress-strain, load-strain and load-deflection are examined during the test cracks(shear crack, flexural crack, and diagonal tension crack), when the load values are sketched according to the growth of crack. Result are as follows; (1) The failure modes of the specimens increase in rigidity and durability in accordance with the increase of mixing steel fiber and polymer. (2) The load of initial crack was the same as the theory of shear-crack strength (3) Polymer-Steel fibrous high strength concrete beams have increased the deflection and strain at failure load, improving the brittleness of the high strength concrete. (4) In this result of study, an additional study need to make a need formular because the study is different from ACI formular and Zsutty formular.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.10
no.6
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pp.916-922
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1986
This paper presents the preliminary results of an experimental study on surface crack growth under fatigue loadings. The objective of this paper is to assess the effect of the initial crack size on crack propagation behaviors. Transparent PMMA plate speciments with shallow circular arc notch were used. Crack growth behaviors were observed and measured in two directions by travelling microscopes. The fatigue crack initiated at the deepest part on the initial arc shaped notch and then propagated to depth direction as well as spreading gradually along the notch tip. A considerable number of cycles was needed until the depth crack spreaded to the surface notch tip. When the fatigue crack reached the surface notch tip the crack front became an approximate semi-ellipse, primary semi-elliptical crack. Test results suggest that the relationships between fatigue crack growth rate and stress intensity factor range in both directions can be expressed by power law (Paris) and that relationship in width direction depends upon the crack ratios a$_{1}$/b$_{1}$, of the primary semi-elliptical crack. The relationship between the nondimensional crack lengths in both directions can be represented as the formula: (a/t)$^{n}$ =B(2b/W+A) where n and A are constants and B is seems to be depended upon the crack ratio a$_{1}$/b$_{1}$.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.8
no.5
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pp.1173-1178
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2007
A laboratory investigation is conducted to characterize and quantity fatigue life of continuously reinforced concrete pavement with initial cracks. Four specimens scaled were made based on results of finite-element analyses and stress-strain curve comparisons. Static tests were firstly performed to obtain magnitudes of static failure loads and to predict crack patterns before fatigue tests. The fatigue lives measured in the study were compared based on the initial crack spacing. The comparison indicates that the fatigue lives of most specimens increases with increasing the initial crack spacing. The results obtained in the study can be used for maintenance and retrofit of the continuously reinforced concrete pavements.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2001.04a
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pp.335-342
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2001
In this paper, an improved Element-Free Galerkin (EFG) method is proposed by adding enrichment function to the standard EFG approximation and a discontinuity function is implemented in constructing the shape function across the crack surface. In this method, the singularity and the discontinuity of the crack are efficiently modeled by using initial node distribution to evaluate reliable stress intensity factor, though the standard EFG method requires placing additional nodes near the crack tip. The proposed method enables the initial node distribution to be kept without any additional nodal d.o.f. and expresses the asymptotic stress field near the crack tip successfully. Numerical example verifies the improvement and the effectiveness of the method.
Gi-Bum Lee;Youn-Young Jang;Nam-Su Huh;Sunghoon Park;Noh-Hwan Park;Jun Park
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.17
no.1
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pp.36-48
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2021
As the material aging of nuclear power plants has been progressing in domestic and overseas, crack growth becomes one of the most important issues. In this respect, the crack growth assessment has been considered an essential part of structural integrity. The crack growth assessment for nuclear power plants has been generally performed based on ASME B&PV Code, Sec. XI but the idealization of crack shape and the conservative solutions of stress intensity factor (SIF) are used. Although finite element analysis (FEA) based on iterative crack growth analysis is considered as an alternative method to simulate crack growth, there are yet no guidelines to model the crack-tip spider-web mesh for such analysis. In this study, effects of various meshing factors on FE SIF calculation are systematically examined. Based on FEA results, proper criteria for spider-web mesh in crack-tip are suggested. The validation of SIF calculation method through mapping initial stress field is investigated to consider initial residual stress on crack growth. The iterative crack-tip modeling program to simulate crack growth is developed using the proposed criteria for spider-web mesh design. The SIF results from the developed program are validated by comparing with those from technical reports of other institutes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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