Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.33
no.9
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pp.739-744
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2016
The truck that is used as running equipment for tank freight car support is a core structural part that supports the load of the car body and significantly influences the safety of freights and vehicles, as well as their running performance. Running equipment is composed of truck frames, wheels and wheel axles, independent suspensions, and brakes. Among these components, the truck frame supporting the load of the vehicles and freights may be the most important component. This study was carried out to analyze the structure of truck frames and to determine whether they are safe when the maximum vertical load, braking part load, and the front and rear load are applied to truck frames. This was achieved by subjecting the truck frames to stress tests and then measuring the stress on each part. The results of the stress tests showed that truck frames have a safe vehicle load design.
The proper selection of materials for the intended use of the structural member is of particular interest. The paper deals with determining both the mechanical properties at different temperatures and the behavior in tensile creep as well as fatigue testing of tensile stressed specimens made of low alloy 42CrMo4 steel delivered as annealed and cold drawn. This steel is usually used in engineering practice in design of statically and dynamically stressed components. Displayed engineering stress - strain diagrams indicate the mechanical properties, creep curves indicate the material creep behavior while experimental investigations of fatigue may ensure the fatigue limit determination for considered stress ratio. Also, hardness testing provides an insight into material resistance to plastic deformation. Experimentally obtained results regarding material properties were: tensile strength (735 MPa / $20^{\circ}C$, 105 MPa / $680^{\circ}C$), yield strength (593 MPa / $20^{\circ}C$, 76 MPa / $680^{\circ}C$). Fatigue limit in the amount of 532.26 MPa, as maximum stress at stress ratio R = 0.25 at ambient temperature was calculated on the basis of experimentally obtained results. Regarding the creep resistance it is visible that this steel can be treated as creep resistant at high temperatures (including $580^{\circ}C$) when applied stress is of low level (till 0.2 of yield stress).
The experimentally determined mechanical behavior of the material under the prescribed service conditions is the basis of advanced engineering optimum design. To allow experimental data on the behavior of the material considered, uniaxial stress tests were made. The aforementioned tests have enabled the determination of mechanical properties of material at different temperatures, then, the material's resistance to creep at various temperatures and stress levels, and finally, insight into the uniaxial high cyclic fatigue of the material under different applied stresses for prescribed stress ratio. Based on fatigue tests, using modified staircase method, fatigue limit was determined. All these data contributes the reliability of the use of material in mechanical structures. Data representing mechanical properties are shown in the form of engineering stress-strain diagrams; creep behavior is displayed in the form of creep curves while fatigue of the material is presented in the form of S-N (maximum applied stress versus number of the cycles to failure) curve. Material under consideration was 18CrNi8 (1.5920) steel. Ultimate tensile strength and yield strength at room temperature and at temperature of $600^{\circ}C$: [${\sigma}_{m,20/600}=(613/156)MPa$; ${\sigma}_{0.2,20/600}=(458/141)MPa$], as well as endurance (fatigue) limit at room temperature and stress ratio of R = -1 : (${\sigma}_{f,20,R=-1}=285.1MPa$).
This paper is concerned with modeling of a ductile fracture criterion for sheet metal considering anisotropy to predict the sudden fracture of advanced high strength steel (AHSS) sheets during complicated forming processes. The Lou−Huh ductile fracture criterion is modified using the Hill’s 48 anisotropic plastic potential instead of the von Mises isotropic plastic potential to take account of the influence of anisotropy on the equivalent plastic strain at the onset of fracture. To determine the coefficients of the model proposed, a two dimensional digital image correlation (2D-DIC) method is utilized to measure the strain histories on the surface of three different types of specimens during deformation. For the derivation of an anisotropic ductile fracture model, principal stresses (𝜎1,𝜎2, 𝜎3) are expressed in terms of the stress triaxiality, the Lode parameter, and the equivalent stress (𝜂𝐻, 𝐿,) based on the Hill’s 48 anisotropic plastic potential. The proposed anisotropic ductile fracture criterion was quantitatively evaluated according to various directions of the maximum principal stress. Fracture forming limit diagrams were also constructed to evaluate the forming limit in sheet metal forming of AHSS sheets over a wide range of loading conditions.
The current study examines the effect of the analytical parameter values on the theoretical forming limit diagram (FLD) based on the Marciniak-Kuczynski model (M-K model). Tensile tests were performed to obtain stress-strain curves and determine the anisotropic properties in the rolling, transverse and diagonal direction of SPCC sheet materials. The experimental forming limit curve for SPCC sheet material was obtained by limiting dome stretching tests. To predict the theoretical FLD based on the M-K model, the Hosford 79 yield function was employed. The effects of three analytical parameters - the exponent of the yield function, the initial imperfection parameter and the fracture criterion parameter - on the M-K model, were examined and the results of the theoretical FLD were compared to the experimentally measured FLD. It was found that the various analytical parameters should be carefully considered to reasonably predict the theoretical FLD. The comparison of the acceptable forming limit area between the theoretical and experimental FLD is used to compare the two diagrams.
The PEPS(Polar-coordinated Effective Plastic Strain) FLD(Forming Limit Diagram), a new type of FLD based on a polar representation of the EPS(Effective Plastic Strain), appears to be an effective solution to the problem of non-linear strain path effects. This method has the advantages of the familiar strain-based diagram for linear loading, but without the strain-hardening limitations of the stress-based diagram, or non-intuitive aspects of alternate Cartesian diagrams based on effective plastic strain. In the current study, the PEPS FLD was applied to the development process of an aluminum automobile-body panel, including the necking or crack prediction, die design, and die modification. As a result, the PEPS FLD provided improved formability of aluminum sheet as compared to deriving the potential formability with non-linearity.
The choice of individual material for industrial application is primarily based on knowledge of its behavior in similar applications and similar environmental conditions. Contemporary design implies knowledge of material behavior and knowledge in the area of structural analysis supported by large capacity computers. Bearing this in mind, this paper presents and analyzes the experimental results related to the mechanical properties of the material considered (30CrNiMo8/1.6580/AISI 4340) at different temperatures as well as its creep and fatigue behavior. All experimental tests were carried out as uniaxial tests. The test results related to the mechanical properties are presented in the form of engineering stress-strain diagrams. The results related to the creep behavior of the material are shown in the form of creep curves, while the fatigue of the material is shown in the form of stress - life (S - N) diagram. Based on these experimental results, the values of the following properties are determined: ultimate tensile strength (${\sigma}_{m,20}=696MPa$), yield strength (${\sigma}_{0.2,20}=355.5MPa$), modulus of elasticity ($E_{,20}=217GPa$) and fatigue limit (${\sigma}_{f,20,R=-1}=280.4MPa$). Results related to fatigue tests were obtained at room temperature and stress ratio R = -1.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2003.06a
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pp.1499-1502
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2003
This paper describes the result of carbody and vibration test for freight car. The purpose of the test is to evaluate an safety which carbody structure shall be considered fully sufficient rigidity so as to load a freight car under maximum load and operating condition on line track. The test carbody is constructed by RS korea co., LTD. in accordance with KNR specfication. The test cases of the carbody is tested the vertical load and compressive load to verify the strength and stillness. The vibration test is tested for analysis and evaluation of vibration, to allow for the fact that mechanical vibration in railway vehicles have specific characteristics.
You Bongsun;Yim Changdong;Kim Youngsuk;Won Sungyeun
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.29
no.8
s.239
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pp.1139-1145
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2005
Most failures of ductile materials in metal forming processes occurred due to material damage evolution - void nucleation, growth and coalescence. In this paper, the modified yield function of Liao et al in conjunction with the Hosford's yield criterion is studied to clarify the plastic deformation characteristic of voided anisotropic sheet metals. The void growth of an anisotropic sheet under biaxial tensile loading and damage effect of void growth on forming limits of sheet metals are investigated. Also the characteristic length defining the neck geometry is introduced in M-K model to incorporate the effect of triaxial stress in necked region on forming limits. The forming limits theoretically predicted are compared with experimental data. Satisfactory agreement was obtained between the predictions and experimental data.
Seo, Yun-Mi;Hyun, Hong-Chul;Lee, Hyung-Yil;Kim, Nak-Soo
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.35
no.8
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pp.889-897
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2011
In this work, we investigated the theoretical forming limit models for Zircaloy-4 and Zirlo used for spacer grid of nuclear fuel rods. Tensile and anisotropy tests were performed to obtain stress-strain curves and anisotropic coefficients. The experimental forming limit diagrams (FLD) for two materials were obtained by dome stretching tests following NUMISHEET 96. Theoretical FLD depends on FL models and yield criteria. To obtain the right hand side (RHS) of FLD, we applied the FL models (Swift's diffuse necking, M-K theory, S-R vertex theory) to Zircaloy-4 and Zirlo sheets. Hill's local necking theory was adopted for the left hand side (LHS) of FLD. To consider the anisotropy of sheets, the yield criteria of Hill and Hosford were applied. Comparing the predicted curves with the experimental data, we found that the RHS of FLD for Zircaloy-4 can be described by the Swift model (with the Hill's criterion), while the LHS of the FLD can be explained by Hill model. The FLD for Zirlo can be explained by the S-R model and the Hosford's criterion (a = 8).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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