피로균열성장모델을 유도하고 지연모델을 제안하였다. 피로균열성장모델은 피로균열선단의 소성변형으로 인하여 균열표면에 발생하는 잔류소성스트레치를 고려하고 있다. 균열 성장률은 균열선단 재료요소의 소성변형에너지와 누적피로손상으로부터 계산된다. 유도한 균열성장모델로부터 계산한 균열성장률은 AL6061-T651과 17-4PH 주강의 시험결과와 잘 일치하고 있다. 피로균열성장지연모델은 인장과대하중으로부터 생성된 잔류소성스트레치를 근거로 하고 있으며, 인장과대하중은 다음 하중 사이클의 소성변형률을 감소시킨다. Strip-yield모델을 이용하여 균열선단의 소성역을 계산하였다. 새로 제안된 지연모델은 인장과대하중하의 피로균열선장특성 및 지체지연 현상을 잘 기술하고 있다.
Low cycle fatigue tests are performed on the Inconel 617 that be used for a hot gas casing. The relation between strain energy density and numbers of cycles to failure is examined in order to predict the low cycle fatigue life of Inconel 617. The life predicted by the strain energy method is found to coincide with experimental data and results obtained from the Coffin-Manson method. Also the cyclic behavior of Inconel 617 is characterized by cyclic hardening with increasing number of cycle at room temperature.
Yield and fracture are separated in the tensile failure of paper. Failure in the machine direction of photocopy paper is contrasted with failure in the cross-machine direction . The ratios of distortion (shape change) to dilatation (volume change) for individual elements at yield and fracture are described. The ratios of distortion to dilatation are measured and compared to predicted values of the strain energy density theory. To evaluate the effect of the angle from the principal material direction on the strain energy density theory. To evaluate the effect of the angle from the principal material direction on the strain energy density factor, samples are prepared from machine direction to cross-machine direction in 15 degree intervals. the strain energy density of individual elements are obtained by the integration of stress from finite element analysis with elastic plus plastic strain energy density theory. Poison's ratio and the angle from the principal material direction have a great effect ion the ratio fo distortion to dilatation in paper. During the yield condition, distortion prevails over dilatation . At fracture, dilatation is at a maximum.
This paper addresses a theoretical approach to calculate the amount of the stored energy during high strain-rate deformations using atomistic level simulation. The dynamic behavior of materials at high strain-rate deformation are of great interest. At high strain-rates deformations, materials generate heat due to plastic work and the temperature rise can be significant, affecting various properties of the material. It is well known that a small percent of the energy input is stored in the material, and most of input energy is converted into heat. However, microscopic analysis has not been completed without construction of a material model, which can simulate the movement of dislocations and vacancies. A major cause of the temperature rise within materials is traditionally credited to dislocations, vacancies and other defects. In this study, an atomistic material model for FCC such as copper is used to calculate the stored energy.
It is well known that during tensile testing, a part of the mechanical work done on the specimen is transformed into heat energy. However, the ultimate temperature rise and the rate of temperature rise is related to the nature of the material, conditions of the test and also to the deformation behaviour of the material during loading. The recent advances in infrared sensors and image/data processing techniques enable observation and quantitative analysis of the heat energy dissipated during such tensile tests. In this study, infrared imaging technique has been used to characterise the tensile deformation in AISI type 316 nuclear grade stainless steel. Apart from identifying the different stages during tensile deformation, the technique provided an accurate full-field temperature image by which the point and time of strain localization could be identified. The technique makes it possible to visualise the region of deformation and failure and also predict the exact region of fracture in advance. The effect of thermal gradients on plastic flow in the case of interrupted straining revealed that the interruption of strain and restraining at a lower strain rate not only delays the growth of the temperature gradient, but the temperature rise per unit strain decreases. The technique is a potential NDE tool that can be used for on-line detection of thermal gradients developed during extrusion and metal forming process which can be used for ensuring uniform distribution of plastic strain.
Chao Li;Meng-meng Lu;Bin Zhu;Chao Liu;Guo-Yao Li;Pin-Qiang Mo
Geomechanics and Engineering
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제37권1호
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pp.9-19
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2024
This study presents an energy analysis for large-strain cavity expansion problem based on the general strength criterion and energy theory. This study focuses on the energy dissipation problem during the cavity expansion process, dividing the soil mass around the cavity into an elastic region and a plastic region. Assuming compliance with the small deformation theory in the elastic region and the large deformation theory in the plastic region, combined with the general strength criterion of soil mass and energy theory, the energy dissipation solution for cavity expansion problem is derived. Firstly, from an energy perspective, the process of cavity expansion in soil mass is described as an energy conversion process. The energy dissipation mechanism is introduced into the traditional analysis of cavity expansion, and a general analytical solution for cavity expansion related to energy is derived. Subsequently, based on this general analytical solution of cavity expansion, the influence of different strength criterion, large-strain, expansion radius, cavity shape and characteristics of soil mass on the stress distribution, displacement field and energy evolution around the cavity is studied. Finally, the effectiveness and reliability of theoretical solution is verified by comparing the results of typical pressure-expansion curves with existing literature algorithms. The results indicate that different strength criterion have a relatively small impact on the displacement and strain field around the cavity, but a significant impact on the stress distribution and energy evolution around the cavity.
Reinforced concrete core-wall structures with buckling-restrained brace outriggers are interesting systems which have the ability to absorb and dissipate energy during strong earthquakes. Outriggers can change the energy demand in a tall building. In this paper, the energy demand was studied by using the nonlinear time history analysis for the mentioned systems. First, the structures were designed according to the prescriptive codes. In the dynamic analysis, three approaches for the core-wall were investigated: single plastic hinge (SPH), three plastic hinge (TPH) and extended plastic hinge (EPH). For SPH approach, only one plastic hinge is allowed at the core-wall base. For TPH approach, three plastic hinges are allowed, one at the base and two others at the upper levels. For EPH approach, the plasticity can extend anywhere in the wall. The kinetic, elastic strain, inelastic and damping energy demand subjected to forward directivity near-fault and ordinary far-fault earthquakes were studied. In SPH approach for all near-fault and far-fault events, on average, more than 65 percent of inelastic energy is absorbed by buckling-restrained braces in outrigger. While in TPH and EPH approaches, outrigger contribution to inelastic energy demand is reduced. The contribution of outrigger to inelastic energy absorption for the TPH and EPH approaches does not differ significantly. The values are approximately 25 and 30 percent, respectively.
On SWS 41 Plates jointed by the F11T M 20 high strength bolts the study on stress behavior and safety degree until rupture in static tensile tests were performed. By these results, in case of no clamping force stress concentration was extremed for strain of about 10% higher ratio. Elastic strain occurred to change of test specimens depth by the load and plastic strain occurred to local minute sleep after elastic strain. compared shear stress with tension stress from the fracture load it was showned lower values than the maximum shear stress theory and stress strain energy theory.
Low cycle fatigue tests are performed on the Incollel 617 that be used fur a hot gas casing. The relation between strain energy density and numbers of cycles to failure is examined in order to predict the low cycle fatigue life of Inconel 617. The life predicted by the strain energy method is found to coincide with experimental data and results obtained from the Coffin-Mansun method. Also the cyclic behavior of Inconel 617 is characterized by cyclic hardening with increasing number of cycle at room temperature.
The dislocation density in strain-hardened Alloy 690 was analyzed using scanning transmission electron microscopy (STEM) to study the relationship between the local plastic strain and susceptibility to primary water stress corrosion cracking (PWSCC) in nuclear power plants. The test material was cold-rolled at various thickness reduction ratios from 10% to 40% to simulate the strain-hardening condition of plant components. The dislocation densities were measured at grain boundaries (GB) and in grain interiors of strain-hardened specimens from STEM images. The dislocation density in the grain interior monotonically increased as the strain-hardening proceeded, while the dislocation density at the GB increased with strain-hardening up to 20% but slightly decreases upon further deformation to 40%. The decreased dislocation density at the GB was attributed to the formation of deformation twins. After the PWSCC growth test of strain-hardened Alloy 690, the fraction of intergranular (IG) fracture was obtained from fractography. In contrast to the change in the dislocation density with strain-hardening, the fraction of IG fracture increased remarkably when strain-hardened over 20%. From the results, it was suggested that the PWSCC growth behavior of strain-hardened Alloy 690 not only depends on the dislocation density, but also on the microstructural defects at the GB.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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