본 연구에서는 변동하중하의 피로수명 예측법에 관하여 미국 자동차공학회 (SAE) 피로손상분과의 광범위한 연구결과를 이용하여, 거시적인 피로균열 발생까지의 수명을 대상으로 검토한 것이다. 특히 현장에서 많이 직면하는, 재료의 피로특성에 관한 데이터가 거의 없는 경우에 대해서도 검토하고 있다.
For reasonable fatigue design and estimation of fatigue durability considered fatigue strength and stiffness of the automotive body structure, many fatigue data must be insured according to the shapes, materials, and welding conditions of the spot welded lap joints. However, because it is actually difficult problem, there is need to establish a new method to be able to predict its fatigue life without any additional fatigue tests. Therefore, In order to improve such problems, in this study, the maximum stress function presenting the $\delta\sigma_{1max}―\delta P$ relation was defined form the relation between $\delta\sigma_{1max}-N_f$ and ${\delta}P-N_f$. By using the fatigue data on the IB type spot-welded lap joints previously obtained from the fatigue test results, fatigue life of the spot-welded lap joint previously obtained from the fatigue test results, fatigue life of the spot-welded lap joint having a certain dimension was tried to predict without any additional fatigue tests. And, its result was verified by ${\delta}P-$N_f$ curves. Obtained conclusion are as follows, 1) a maximum stress function considered the relation of the maximum principal stress, fatigue load, and the effects of geometrical factors of the IB type spot-welded lap joint was suggested. 2) the fatigue life predicted by the maximum principal stress function and the relation of $\delta\sigma_{1max}-N_f$ was well agreed with the fatigue life obtained through the actual fatigue test result. 3) the fatigue life of the IB type spot-welded lap joint having a certain dimension is able to be predicted without any additional fatigue tests from the fatigue life prediction method by the maximum principal stress function.
With the aim to evaluate the fatigue damage accumulation and predict the residual life of engineering components under variable amplitude loadings, this paper proposed a new strain energy-based damage accumulation model by considering both effects of mean stress and load interaction on fatigue life in a low cycle fatigue (LCF) regime. Moreover, an integrated procedure is elaborated for facilitating its application based on S-N curve and loading conditions. Eight experimental datasets of aluminum alloys and steels are utilized for model validation and comparison. Through comparing experimental results with model predictions by the proposed, Miner's rule, damaged stress model (DSM) and damaged energy model (DEM), results show that the proposed one provides more accurate predictions than others, which can be extended for further application under multi-level stress loadings.
선체 구조에서 피로 손상을 받기 쉬운 용접 부위인 T형 이음부(T-joint) 및 호퍼 너클 이음부(hopper knuckle joint) 모델의 피로실험 및 선형탄성 파괴역학을 이용한 피로균열 진전해석을 수행하였다. 집중 응력(hot spot stress)을 적용하여 정의된 균열 개시수명(균열 깊이 1mm)을 기준으로 하는 통합된 S-N선도를 작성하였으며, 잔류응력을 고려한 피로균열 진전해석을 통하여 피로균열 진전수명을 정확히 예측할 수 있었다. 또한, 임의의 형상을 가지는 용접 이음부(weld joint)의 피로균열 진전수명에 대한 정량화의 가능성을 확인하였다.
여러 저장온도($5{\sim}25^{\circ}C$)에서 저장하는 동안의 두부의 물성 변화는 응력완화현상을 이용하여 시간-온도 중첩 이론을 통해 계산하고 분석하였으며 WLF(Williams-Landel-Ferry)식을 이용해서 품질변화를 예측할 수 있는 적용식을 제시하였다. 저장온도가 낮을수록 저장시 두부 조직의 초기응력 및 평형응력(equilibrium stress)이 강하게 나타났고, $15^{\circ}C$ 온도를 기준으로 이동인자를 이용하여 좌우 수평으로 이동시 하나의 중첩곡선(master curve)을 구하였다. 이동인자와 중첩곡선을 이용하여 WLF식에 적용해서 활성화 에너지를 계산하였고 임의 온도에서 저장 시간을 예측하였으며, 실제 두부 조직의 저장성을 논하였다.
In order to ensure the structural integrity of nuclear welded structures during design life, the fatigue life has to be evaluated by fatigue analysis procedures presented in technical codes such as ASME B&PV Code Section III. However, existing fatigue analysis procedures do not explicitly consider the presence of welded joints. A new fatigue analysis procedure based on a structural stress/fracture mechanics approach has been recently developed in order to reduce conservatism by erasing uncertainty in the analysis procedure. A recent review of fatigue crack growth data under various mean loading conditions using the structural stress/fracture mechanics approach, does not consider the mean loading effect, revealed some significant discrepancies in fatigue crack growth curves according to the mean loading conditions. In this paper, we propose the use of the stress intensity factor range ${\Delta}K$ characterized with loading ratio R effects in terms of the structural stress. We demonstrate the effectiveness in characterizing fatigue crack growth and S-N behavior using the well-known data. It was identified that the S-N data under high mean loading could be consolidated in a master S-N curve for welded joints.
Die life is generally estimated taking failure life and wear amount into consideration. In this study, the forging die life was investigated considering both of these two factors. The fatigue life prediction for the die was performed using the stress-life method, i.e. Goodman's and Gerber's equations. The Archard's wear model was used in the wear life simulation. These die life prediction techniques were applied to the die used in the forging process of the socket ball joint of a transportation system. A rigid-plastic finite element analysis for the die forging process of the socket ball was carried out and also the elastic stress analysis for the die set was performed in order to get basic data for the die fatigue life prediction. The wear volume of the die was measured using a 3-dimensional measurement apparatus. The simulation results were relatively in good agreement with the experimental measurements.
Quantitative analysis have been carried out on the micro-cracks on the surface and into the depth of unnotched smooth mild steel specimen under cyclic stains by rotating bending fatigue tests. Some of the results are; (1) Cracks initiate at the early stage of fatigue life N$_{I}$/ N$_{f}$=10 to 20%, and propagate during the rest of fatigue life. (2) Coalescence of highly crowded small fatigue cracks of random distribution seems to induce the final fracture at higher stress level. (3) The curves of crack initiation and the equal crack length on the graph of stress versus number of cycles are parallel to the S-N curve. (3) The curves of crack initiation and the equal crack length on the graph of stress versus number of cycles are parallel to the S-N curve. (4) The distributions of micro-surface crack length and depth show the composite Weibull distributions which are approximated to two straight lines separated by the value of transient region between stage I and stage II crack.k.k.
The structural integrity of the reactor vessel with the approaching end of life must be assured for pressurized thermal shock. The regulation specifies the screening criteria for this and requires that specific analysis be performed for the reactor vessel which is anticipated to exceed the screening criteria at the end of plant life. In case the screening criteria is exceeded by the deterministic analysis, probabilistic analysis must be performed to show that failure probability Is within the limit. In this study, probabilistic fracture mechanics analysis of the reactor vessel for pressurized thermal shock is performed and the effects of residual stress and master curve on the failure probability are investigated.
In designing, the strength of tubular joint has been an important problem for integrity of steel structures in which many tubular members are used. This paper presents the results of FEM analysis on stress concentration and fatigue crack initiation life for two types of tubular joints. One is circular and rectangular T type joints which consist of circular brace and rectangular chord. Another is circular and circular T type joints which consist of circular brace and circular chord. FEM analyses were performed under the axial load and in-plane bending moment. The fatigue crack initiation life can be estimated by using $\varepsilon$-N curve and by applying the Palmgren-Miner linear damage rule. According to the results, the stress concentration factor(SCF) of circular and rectangular joints is higher than that of circular and circular joints. The fatigue crack initiation lives of circular-circular joints and circular-rectangular joints were calculated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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