Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.40
no.5
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pp.513-523
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2016
The stress concentration factors and stress intensity factors for a simple beam and a cantilever are analyzed by using finite element method and phtoelasticity. Using the analyzed results, the estimated graphs on stress concentration factors and stress intensity factors are obtained. To analyze stress concentration factors of notch, the dimensionless notch length H(height of specimen)/h=1.1~2 and dimensionless gap space r(radius at the notch tip)/h=0.1~0.5 are used. where h=H-c and c is the notch length. As the notch gap length increases and the gap decreases, the stress concentration factors increase. Stress concentration factors of a simple beam are greater than those of a cantilever beam. However, actually, the maximum stress values under a load, a notch length and a gap occur more greatly in the cantilever beam than in the simple beam. To analyze stress intensity factors, the normalized crack length a(crack length)/H=0.2~0.5 is used. As the length of the crack increases, the normalized stress intensity factors increase. The stress intensity factors under a constant load and a crack length occur more greatly in the cantilever beam than in the simple beam.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.8
no.1
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pp.21-27
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1999
In this study, stress intensity factors KI, KII, KIII are existing at the same time to a hollow cylindrical bar of three dimension inclination crack. In order to investigate by experimentally the effect of the inclination angle $\psi$ of crack, artificial inclination cracks in the circumferential direction are put in the surface of a hollow cylindrical bar made by the epoxy-resin. Experimentally, stress analysis methods of stress intensity factors were proposed. But, suitable method are the caustic method and the photoelastic stress freezing method. The mixed mode of KI, and KII, were determined by the photoelastic method of the classical approach method and the FORTRAN language program of the used smallest square method.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.18
no.1
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pp.121-126
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1994
A mutual integral, which has the conservation property, is applied to the problem of a crack in an isotropic elastic material. The stress intensity factors $K_{I}, K_{II}, K_{III}$ and T-stress for the problem in an infinite medium are easily obtained by using the mutual integral without solving the boundary value problem. The auxiliary solutions necessary in the proposed method are taken from the known asymptotic solutions. This method is amenable to numerical evaluation of the stress intensity factors and T-stress if the crack in a finite medium is considered.
In this paper, a full-scale K-joint specimen was tested to failure under cyclic combined axial and in-plane bending loads. In the fatigue test, the crack developments were monitored step by step using the alternating current potential drop (ACPD) technique. Using Paris' law, stress intensity factor, which is a fracture parameter to be frequently used by many designers to predict the integrity and residual life of tubular joints, can be obtained from experimental test results of the crack growth rate. Furthermore, a scheme of automatic mesh generation for a cracked K-joint is introduced, and numerical analysis of stress intensity factor for the K-joint specimen has then been carried out. In the finite element analysis, J-integral method is used to estimate the stress intensity factors along the crack front. The numerical stress intensity factor results have been validated through comparing them with the experimental results. The comparison shows that the proposed numerical model can produce reasonably accurate stress intensity factor values. The effects of different crack shapes on the stress intensity factors have also been investigated, and it has been found that semi-ellipse is suitable and accurate to be adopted in numerical analysis for the stress intensity factor. Therefore, the proposed model in this paper is reliable to be used for estimating the stress intensity factor values of cracked tubular K-joints for design purposes.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.9
no.5
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pp.47-57
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2000
In this study, a fundamental approach to make clear the mechanism of the mutual interference and coalescence of stress fields in the vicinity of two crack tips on the process of their slow growth, using boundary element method. Automatic generation of quadratic discontinuous elements along both of the crack boundaries which can be defined by an arbitrary piece-wise straight geometry. The direction of the crack-extension increment is predicted by the maximum principal stress criterion, corrected to account for the discreteness of the crack extension. Along the computed direction, the crack is extended one increment. Automatic incremental crack-extension analysis with no remeshing, computation of the stress intensity factors by J-integral. Numerical stress intensity factors for two growing cracks in plane-homogeneous regions were determined.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.17
no.5
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pp.180-185
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2000
An interface V-notched crack problem can be formulated as a eigenvalue problem. there are the eigenvalues which give stress singularities at the V-notched crack tip. The RWCIM is a method of calculating the eigenvector coefficients associated with eigenvalues for a V-notched crack problem. Obtaining the stress intensity factors for an interface crack in dissimilar materials is examined by the RWCIM. The results of stress intensity factors for an interface crack are compared with those of the displacement extrapolation method by the BEM
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.16
no.9
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pp.1700-1710
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1992
The boundary element method is applied to determine thermal stress intensity factors for a cusp crack in transient state. In the steady temperature field, numerical values of thermal stress intensity factors for a Grifith crack and a symmetric lip cusp crack in a finite body are in good agreement within .+-. 5% with the previous solutions. In transient state, the numerical values of thermal stress intensity factors for the Griffith crack are also in good agreement with the pervious solutions. In both steady and transient states, those for the symmetric lip cusp crack with the crack surface insulated or fixed to the constant temperature are calculates for various effective crack lengths, configuration parameters and uniform heat flow angles. The variations of the thermal boundary conditions of the crack surface have a effect on stress intensity factors. The signs on the values of thermal stress intensity factors can be changed in time variation.
This study analyzes stress intensity factors for a number of periodic edge cracks in a semiinfinite medium subjected to a far field uniform applied load along with a distribution of eigenstrain. The eigenstrain is considered to be distributed arbitrarily over a region of finite depth extending from the free surface. The cracks are represented by a continuous distribution of edge dislocations. Using the complex potential functions of the edge dislocations, a simple as well as effective method is developed to calculate the stress intensity factor for the edge cracks. The method is employed to obtain the numerical results of the stress intensity factor for different distributions of eigenstrain. Moreover, the effect of crack spacing and the intensity of the normalized eigenstress on the stress intensity factor are investigated in details. The results of the present study reveal that the stress intensity factor of the periodic edge cracks is significantly influenced by the magnitude as well as distribution of the eigenstrain within the finite depth. The eigenstrains that induce compressive stresses at and near the free surface of the semi-infinite medium reduce the stress intensity factor that, in turn, contributes to the toughening of the material.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.18
no.12
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pp.3219-3226
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1994
A model is constructed to evaluate the stress intensity factors for a center crack subjected to polynomial anti-symmetric loading in a layered material. A Fredholm integral equation is derived by Fourier integral transform method. The integral equation is numerically analyzed to evaluate the effects of the ratios of shear modulus, Poisson's ratio and crack length to layer thickness as well as the number of layers on the stress intensity factor. The stress intensity factors are approached to constant values as the number of layers increase and decrease as the polynomial power of the loading increase. In case of the E-glass/Epoxy composite, dimensionless stress intensity factor is affected by cracked-resin layer thickness.
The reliable stress intensity factor analysis is required for fracture mechanics design or safety evaluation of mechanical joints at which cracks often initiate and grow. It has been reported that cracks in mechanical joints usually nucleate as corner cracks at the faying surface of joints and grow as elliptical arc through cracks. In this paper, three dimensional finite element analyses are performed for elliptical arc through cracks in mechanical joints. Thereafter stress intensity factors along elliptical crack front including two surface points are determined by the virtual crack closure technique. Virtual crack closure technique is a method to calculate stress intensity factor using the finite element analysis and can be applied to non-orthogonal mesh. As a result, the effects of clearance on the stress intensity factor are investigated and crack shape are then predicted.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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