This paper proposes a simplified elastic-plastic analysis procedure using the penalty factors presented in the Code Case N-779 for strain-based fatigue assessment of nuclear safety class 1 components under severe seismic loads such as safety shutdown earthquake and beyond design-basis earthquake. First, a simplified elastic-plastic analysis procedure for strain-based fatigue assessment of nuclear safety class 1 components under the severe seismic loads was proposed based on the analysis result for the simplified elastic-plastic analysis procedure in the Code Case N-779 and the stress categories corresponding to normal operation and seismic loads. Second, total strain amplitude was calculated directly by performing finite element cyclic elastic-plastic seismic analysis for a hot leg nozzle in pressurizer surge line subject to combined loading including deadweight, pressure, seismic inertia load, and seismic anchor motion, as well as was derived indirectly by applying the proposed analysis procedure to the finite element elastic stress analysis result for each load. Third, strain-based fatigue assessment was implemented by applying the strain-based fatigue acceptance criteria in the ASME B&PV Code, Sec. III, Subsec. NB, Article NB-3200 and by using the total strain amplitude values calculated. Last, the total strain amplitude and the fatigue assessment result corresponding to the simplified elastic-plastic analysis were compared with those using the finite element elastic-plastic seismic analysis results. As a result of the comparison, it was identified that the proposed analysis procedure can derive reasonable and conservative results.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.4
no.2
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pp.80-89
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1996
Fatigue life of a notched shaft was evaluated in order to estimate the durability and integrity of the notched shaft in design stage. Cumulative fatigue dama- ge analysis was performed using local strain approach based on the assumption that the fatigue life of a notched component is approximately same as that of a smooth specimen is subjected to the same strain at the notched component. In this paper, shafts with different notch root radius of 1, 2㎜ resulting in different values of stress concentration factors were tested under||rotating bending fatigue loading condition. Theoretical stress concentration factor for each notch type was calculated using finite element method. Fatigue life prediction program, FALIPS, written in C language was developed using the strain-life curve, and the local strain approach integrating Neuber's rule, cyclic stress-strain, and hysteresis loop equations. The fatigue life evaluated using the fatigue notch factor obtained from the experimentally determined fatigue strength showed very large scattering with nonconservatism, but the fatigue notch factors derived from the stress concentration factors and Peterson's equation reduced the considerablely accurate fatigue life evaluation within a factor of three.
Effect of mean stress on the fatigue life of natural rubber for engine mount was investigated. Fatigue damage parameter based on the maximum Green-Lagrange strain was employed to account for the effect of mean stress. A procedure to predict the fatigue life of rubber components based on the maximum Green-Lagrange strain method was proposed. Nonlinear finite element analysis and fatigue test of jang-gu shape specimen were conducted to predict the fatigue life of engine mount. Predicted fatigue lives have a good agreement with tested lives within a factor of 3.
A procedure to predict the fatigue life of rubber components based on the signed principal strain method was proposed. A tension-compression rubber specimen with Jang-gu shape was designed and principal strain distribution was obtained by using the nonlinear finite element analysis. Finite element analysis and fatigue test of strut rubber mount were conducted to evaluate the fatigue life prediction procedure proposed. A procedure was employed to predict the fatigue life of strut rubber mount. Predicted fatigue lives have a good agreement with tested lives within a factor of 3.
An elastic-plastic finite element analysis of fatigue crack closure is performed for plane strain conditions. The stabilization behavior of crack opening level and the effect of mesh size on the crack opening stress are investigated. In order to obtain a stabilized crack opening level for plane strain conditions, the crack must be advanced through approximately four times the initial monotonic plastic zone. The crack opening load tends to increase with the decrease of mesh size. The mesh size nearly equal to the theoretical plane strain cyclic plastic zone size may provide reasonable numerical results comparable with experimental crack opening data. The crack opening behavior is influenced by the crack growth increment and discontinuous opening behavior is observed. A procedure to predict the most appropriate mesh size for different stress ratio is suggested. Crack opening loads predicted by the FE analysis based on the procedure suggested resulted in good agreement with experimental ones within the error of 5 %. Effect of the distance behind the crack tip on the crack opening load determined by the ASTM compliance offset method based on the load-displacement relation and by the rotational offset method based on the load-differential displacement relation is investigated. Optimal gage location and method to determine the crack opening load is suggested.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.3
no.2
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pp.112-121
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1995
Various CAE technologies are used in automobile industries for the purpose of design and analysis. In this paper, a fatigue life evaluation system FLEVA based on the local strain approach is developed and the system is applied for the fatigue strength design of the suspension knuckle, an automobile component. Various steps such as material test, finite element analysis and cumulative fatigue damage analysis of the suspension knuckle were taken. The usefulness of the approach was verified by the fatigue test on the suspension knuckle.
Tae-Song Han;Hee-Jin Kim;Nam-Su Huh;Hyeong-Yeon Lee;Changheui Jang
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.9
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pp.3764-3774
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2024
In accordance with Regulatory Guide 1.207, Rev.1, fatigue assessments must be conducted considering the influence of primary coolant environment in nuclear reactors. Environmental fatigue, resulting from corrosion in the primary coolant, is evaluated in air fatigue life assessments through the application of an environmental fatigue correction factor. This environmental fatigue correction factor depends on sulfur content, operating temperature, dissolved oxygen, and strain rate. It remains constant for sulfur content, operating temperature, and dissolved oxygen, while strain rate introduces potential errors based on the analysis method. The current fatigue evaluation procedure for air, following ASME B&PV Code Sec.III, NB-3200, employs elastic analysis with a simplified elastic-plastic correction factor(Ke). However, Ke factor is considered excessively conservative, prompting less conservative alternatives proposed by JSME, RCC-M, ASME Code Case N-779. This study applied both ASME Ke and JSME Ke for fatigue evaluations considering environmental effects. Additionally, fatigue assessments accounting for elastic-plastic effects were conducted using Neuber and Glinka methods, compared with actual experiments. The analysis systematically examined changes in fatigue life and the environmental fatigue correction factor due to plastic effects in environmental fatigue evaluations.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.13
no.6
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pp.56-62
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2005
The fatigue analysis and lifetime evaluation are very important in design procedure to assure the safety and reliability of the rubber components. Fatigue lifetime prediction methodology of the rubber component was proposed by incorporating the finite element analysis and fatigue damage parameter from fatigue test. Finite element analysis of 3D dumbbell specimen and rubber component were performed based on a hyper-elastic material model determined from material test. The Green-Lagrange strain at the critical location determined from the FEM was used for evaluating the fatigue damaged parameter of the natural rubber. Fatigue life of the rubber component are predicted by using the fatigue damage parameter at the critical location. Predicted fatigue lifes of the rubber component agreed fairly well the experimental fatigue lives.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.50
no.1
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pp.41-48
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2013
Several fatigue damages have recently been reported which cannot be resolved in the context of the existing fatigue design procedure, and they are suspected to be the cracks induced by the low cycle fatigue mechanism. To tackle the problem, a series of material tests together with fatigue tests have been carried out, and elasto-plastic notch strain analysis using nonlinear kinematic hardening model has been performed. The cyclic stress-strain curves are obtained and the nonlinear kinematic hardening model was calibrated based on the obtained material data. Also, the fatigue test with non-load-carrying cruciform fillet welded joint has been performed in low cycle fatigue regime. Then, the notch strain analyses have been carried out to find the precise elasto-plastic behavior of the material at the notch root of the cruciform joint. The variation of the material property from the base metal via HAZ up to the weld metal was taken into account using spatial variation of the material property. Then the detail elasto-plastic behavior of the welded joint subjected to the repeated cyclic loading has been investigated further through the comparison with the prediction with Neuber's rule. The calibration of the nonlinear kinematic hardening model and nonlinear notch strain analyses have been performed using the commercial FE program ABAQUS.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.25
no.2
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pp.220-227
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2001
The fatigue crack initiation life is studied on automotive tensile-shear spot weldment made from cold rolled carbon steel(SPC) sheet by using DCPDM and local strain approach. It can be found that the fatigue crack initiation behavior in spot weldment can be definitely detected by DCPDM system. To predict the fatigue life of spot weldment, the local stresses and strains at the potential critical region are estimated by approximate method based on Neubers rule and elastic-plastic FEM analysis. A satisfactory correlation between the predicted life obtained from Local strain approach based on Neubers rule and experimental life can be found in spot weldment within a factor of 2.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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