Presented are the estimation of the probability distribution of fatigue crack growth life and reliability assessment of structures by simulating material resistance to fatigue crack growth along a crack path. The material resistance is treated as a Weibull stochastic process. A non-Gaussian stochastic fields simulation method proposed by Shimozuka, et al is applied with the statistical data obtained experimentally. Test results are obtained for $\Delta$K constant amplitude load in tension with stress ratio of R=0.2 and three specimen thicknesses of 6, 12 and 18mm. This simulation method is useful to estimate the probability distribution of fatigue crack growth life and the smallest life.
Presented are the estimation of the probability distribution of fatigue crack growth life and reliability assessment of structures by simulating material resistance to fatigue crack growth along a crack path. The material resistance is treated as a Weibull stochastic process. A non-Gaussian stochastic fields simulation method proposed by shimozuka, et al is applied with the statistical data obtained experimentally. Test results are obtained for $\delta K$ constant amplitude load in tension with stress ratio of R=0.2 and three specimen thicknesses of 6,12 and 18mm. This simulation method is useful to estimate the probability distribution of fatigue crack growth life and the smallest life.
In general, an inspection schedule is established based on the long-term fatigue life during the design stage. However, in the design stage, it is difficult to clearly identify the uncertainty factors affecting long-term fatigue life. In this study, the probabilistic fatigue life assessment was conducted in accordance with the methodology of DNV-GL. Firstly, The initial crack distribution estimated through the initial crack propagation analysis was updated by reflecting the results of crack inspection. Secondly, the updated crack distribution was compared with the initial crack distribution, and the probability of failure was updated with the effect of crack inspection.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제25권5호
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pp.1058-1064
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2001
In this paper, the development of probability distribution estimation program for fatigue crack growth lives was summarize. The probability distribution estimation program of life was developed to increase the reliability of life estimation. In this study, it is considered that the cause of scatter in fatigue crack growth data is due to material inhomogeneity. The material resistance to fatigue crack growth is modelled as a spatial stochastic process, which varies randomly along the crack path. We developed the GUI program to estimate the probability distribution and reliability using the non-Gaussian stochastic process method. This program can be used for the reliability assessment.
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.
In general, fatigue analysis is performed by using deterministic model to estimate the optimal parameters. However, the deterministic model is difficult to clearly describe the physical phenomena of fatigue failure that contains many uncertainty factors. With regard to this, efforts have been made in this research to compare with the deterministic model and the stochastic models. Firstly, One deterministic S-N curve was derived from ordinary least squares technique and two P-S-N curves were estimated through Bayesian-linear regression model and Markov-Chain Monte Carlo simulation. Secondly, the distribution of Long-term fatigue damage and fatigue life were predicted by using the parameters obtained from the three methodologies and the long-term stress distribution.
가스터빈엔진의 고온 부품은 초내열 합금 재료를 이용하며, 냉각설계 적용으로 형상이 복잡하여 정밀 주조 과정을 거치게 된다. 터빈 부품에 주로 적용이 되는 일방향 응고 및 단결정 재료는 제조 과정에서 결정립 성장 방향이 설계와 다르게 섭동을 가지게 되며, 이는 각 방향에 대한 재료 상수의 섭동을 유발하여 응력 분포의 변화와 함께 피로 수명에 큰 산포를 야기하게 된다. 본 연구에서는 일방향 응고 재료 노즐에 대하여 결정립 성장 방향의 섭동에 대한 구조 건전성의 영향을 저주기 피로 수명을 통해 확인하여, 향후 제작 허용값에 대한 제안 및 좀 더 정교한 통계적 접근이 필요함을 확인하고자 한다. 이를 위해 복합 열전달 해석을 통해 금속 온도 분포를 계산하고 이를 근거로 구조 해석 및 저주기 피로 수명을 계산하였다.
The objective of the paper is to study the impact of changing the traditional hull design of bulk carriers by providing them with a double hull while keeping the same deadweight. It is demonstrated that by introducing the double hull the structural reliability is increased throughout the entire life and also the extend of the needed repair is reduced. The results are obtained with recently developed mathematical tools for the reliability assessment of ship hulls subjected to the existence of multiple cracks both in the stiffeners and in the plating and it models the crack growth process. The effect of corrosion is represented as time dependent. The long-term stress range acting on the elements is defined as a function of the local transverse pressure of the internal cargo and outside sea water combined with the stresses resulting from the longitudinal bending of the hull, which is a combined with the stresses resulting from the longitudinal bending of the hull, which is a combineation of horizontal and vertical bending moments. The effect of maintenance actions is modelled as a stochastic process. The results show that a different design of the midship section improves the structural safety and also the economy with respect to structural repair of bulk carriers.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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