Wang, Hai-Tao;Wu, Gang;Pan, Yu-Yang;Zakari, Habeeb M.
Steel and Composite Structures
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v.33
no.5
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pp.629-640
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2019
This paper presents a theoretical and finite element (FE) study on the stress intensity factors of double-edged cracked steel beams strengthened with carbon fiber reinforced polymer (CFRP) plates. By simplifying the tension flange of the steel beam using a steel plate in tension, the solutions obtained for the stress intensity factors of the double-edged cracked steel plate strengthened with CFRP plates were used to evaluate those of the steel beam specimens. The correction factor α1 was modified based on the transformed section method, and an additional correction factor φ was introduced into the expressions. Three-dimensional FE modeling was conducted to calculate the stress intensity factors. Numerous combinations of the specimen geometry, crack length, CFRP thickness and Young's modulus, adhesive thickness and shear modulus were analyzed. The numerical results were used to investigate the variations in the stress intensity factor and the additional correction factor φ. The proposed expressions are a function of applied stress, crack length, the ratio between the crack length and half the width of the tension flange, the stiffness ratio between the CFRP plate and tension flange, adhesive shear modulus and thickness. Finally, the proposed expressions were verified by comparing the theoretical and numerical results.
In this study, a simple method for the determination of the shear correction factor for composites beam with a rectangular cross section is presented. The plane stress elasticity assumption is used after simplifications of the expression of the stress distribution in the beam. The different fiber orientation angle and volume fraction are considered in this work. The studied structure is subjected to various loading type (thermal and hygrothermal). The numerical results obtained show that there is a dependence of the shear coefficient on the orientation of the fibers. The evolution of the shear correction factors depends not only on the orientation of the fibers and also on the volume fraction and the environment. the advantage of this developed formula of the shear correction factor is to obtain more precise results and to consider several parameters influencing this factor which are neglected if the latter is constant.
When a variety of repeated loads are given, most steel structures failed in much lower level of loads than static failure loads. In addition, bridge always includes the internal defects or discontinuities. from these, fatigue cracks initiates and can lead to sudden failure. Thus, in this study, tensile specimens by the cover plate shapes were used as the test specimens. The fatigue test was performed by constant amplitude fatigue loading and beach mark. From the results of this study, each specimen's fatigue section was observed. in addition, stress intensity factor at crack tip was calculated by using the Green's function which applied to discontinuous section where causing stress concentration. Therefore, the fatigue life of structural detail was investigated by adopting the theories of fracture mechanics. each specimen's crack shape is a semi-elliptical surface crack or center crack sheet, stress gradient correction factor, Fg is the most subjective of all stress intensity correction factors and fatigue life should be predicted by previous proposed function and finite element analysis.
Jung, Young Hwa;Kim, Ik Gyeom;Nam, Wang Hyone;Chang, Dong Huy
Journal of Industrial Technology
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v.20
no.A
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pp.169-178
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2000
The 4-point bending tests have been performed In order to estimate the effect of TIG-dressing on fatigue strength and fatigue characteristics quantitatively for non load-carrying fillet welded joints subjected to pure bending. As a result of fatigue tests, fatigue strengths of as-welded specimens have satisfied the grade of fatigue strength prescribed in specifications of korea, AASHTO and JSSC. Fatigue strength at 2 million cycles of TIG-dressing specimens have increased compared with as-welded specimens. As the result of beachmark tests, fatigue cracks occurred at several points, where the radius of curvature and flank angle in the weld bead toes were low, and grew as semi-elliptical cracks, then approached to fracture. As a result of finite element analysis, stress concentration factor in weld bead toes has closely related to the flank angle and radius of curvature, and between these, the radius of curvature has more largely affected in stress concentration factor than flank angle. As a result of fracture mechanics approaches, the crack correction factor of test specimens has largely affected on stress gradient correction factor in case a/t is below 0.4. From the relations between stress intensity factor range estimated from FEM analysis and fatigue crack growth rate, fatigue life has been correctly calculated.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.11
no.1
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pp.132-144
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1987
This paper presents the theroetical analysis of the crack tip stress intensity factor for a center crack in a finite width plate with variable thickness. The analyses were based on Laurent's expansions of complex stress potentials where the expansion coefficients are determined from the boundary conditions. The perturbation method was employed in numerical calculations. The correction factor F(.lambda.)is given in the form of power series of .lambda. [a numerical formula] where .lambda.=a/w$^{1}$; Dimensionless crack length, .betha.=t$_{2}$/t; Thickness ratio .omega.=w$_{2}$/w$_{1}$; width ratio The correction factor values vary with the width ratio .omega. and the maximum variation occurs around .betha.=1. For the case of .betha.=1 or .betha.=0 (uniform thickness plate0, the correction factor values agree well with Feddersen's formula. In all cases, as .lambda. approaches to 1 (thickness interface), the correction factor values are decreased rapidly for .betha.>1, and increased rapidly for .betha.<1.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2005.10a
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pp.474-479
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2005
Experimental and theoretical studies of internal cavity pressure during injection molding of a spiral tube cavity were carried out. The frozen layer thickness and the evolution of internal cavity pressure were calculated using a commercial software (C-MOLD). The evolution of the internal cavity pressure was recorded during injection molding of polystyrene into a spiral tube mold. To explain the differences observed between the calculated and measured internal cavity pressure, a pressure correction factor (PCF) was introduced based on the plane stress theory. This factor was determined by analyzing the stress state in the melt and calculating the frozen layer thickness near the mold wall. The corrected and experimental pressures have been compared to validate the applicability of the pressure correction factor.
Kim, Daehoon;Ahn, Kisoo;Jeong, Seunghwan;Park, Soonok;Yoo, Jeonghoon
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.31
no.2
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pp.97-104
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2018
In this study, a structure satisfying the fatigue constraint is designed by applying the topology optimization based on the phase field design method. In order to predict life based on the stress value, high cycle fatigue failure theory in which stress acts within the range of elastic limit is discussed and three fatigue theories of modified-Goodman, Smith-Watson-Topper and Gerber theory are applied. To calculate the global maximum stress, a modified P-norm stress correction method is used. As a result, it is possible to obtain topology optimization results that minimize the volume while satisfying the fatigue constraints. By applying the phase field design method, a simple shape with a minimized gray scale was obtained, and the maximum stress value acting on the optimization result became very close to the allowable stress value due to the modified P-norm stress method. While previous studies does not consider the stress correction factor, this study proposes the determination method regarding the stress correction factor considering loading effects related to axial stress components.
This paper presents the study on the development of the power factor correction convener with ZVT Boost converter, which is better than the conventional PWM Boost converter to increase the switching frequency for high density and lower stress of switch. A simple DC and small signal model for the power factor correction converter with constant switching frequency is derived. The guide line for design of controller is summarized.
Most ships and offshore structures are equipped with a variety of pipes, which inevitably contain curved portions. While it has been a usual practice to conduct bending stress analyses of these curved pipes using the straight-beam theory, this paper adopts two different types of finite elements, straight-beam elements and two-dimensional shell elements, for finite element analyses of a variety of curved pipes. It then compares the analysis results for two different types of elements to determine correction factors, which can be used to transform the bending displacements and bending stresses obtained by straight-beam elements to those obtainable by two-dimensional shell elements. The paper ends with a practical suggestion on how to efficiently use these correction factors to estimate the combined axial and normal stresses in a curved portion of a pipe.
The fracture behavior of plain woven glass/epoxy composite plates with a crack is investigated under static tensile loading. It is shown in this paper that the characteristic length associated with the point stress criterion depends on the crack length. To predict the not ched tensile strength, the point stress criterion proposed by Whitney and Nuismer are modified. An excellent agreement is found between the experimental results and the analytical prediction of the modified point stress criterion. The condition of unstable crack growth in the presence of a per-existing flaw(machined notch) is examined by means of the maximum stress intensity factor $K_max$ using maximumload P$_max$. The values of $K_max$ evaluated from energy release rate G$_max$(the compliance me thod) indicate a wide difference. Therefore in regard to anisotropy and heterogeneity of the composite materials studied, the modified shape correction factor f(a/W) is obtained. $K_max$evaluated by the compliance method a little or insignificantly depends on the initial crack length a, the specimen thickness B, the crack angle .theta. and the specimen geometry.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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