Welding process is of importance to assemble products or structures, but also the process is structural weakness due to stress concentration in welding joint. The fatigue design of welded joint requires time & labor consuming fatigue test because the fatigue life is various according to the depth of joint, joint type and load type etc. In fatigue design codes, they guide to classify welding joints with their shape( BS7608, IIW Documents) and provide fatigue assessment information. In terms of numerical method for fatigue analysis, it is also difficult to decide the stress peak in joint because of mesh sensitivity which means that stress value is varies with element type or size on stress concentration zone. Hot-spot method is used generally, but Battelle of United States proposed Master S-N Curve based on structural stresses converted by mechanical equilibrium theory. In this research, we extracted master S-N curve from Battelle's fatigue test DB including test data of various welding joints to apply on Non-Load-Carrying cruciform Joint. Comparing fatigue results between the case of using normal stress and case of structural stress cor the cruciform Joint, The suggested Battelle method showed successive results.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.20
no.5
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pp.17-26
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2021
It is challenging to estimate the fatigue life of construction equipment consisting of a welded joint using field structure test owing to the uncertainty of the S-N curve. IIW recommends different S-N curves for various welded joint types. However, there is no way to define an appropriate curve considering complex design shape and strain gauge characteristics. This paper proposes an equivalent S-N curve method based on the relationship between IIW effective notch stress and virtual stress using finite element analysis. Moreover, a case study was conducted for the excavator fuel tank. The proposed method is expected to enhance accuracy and consistency in calculating the fatigue life for the welded structure of construction equipment.
Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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1999.05a
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pp.93-98
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1999
Generally, the - life of die is limited by fatigue fracture or dimensional inaccuracy originated from wear. In this paper, to predict the fatigue life of the dissimilar materials die, the stress and stxain histories of die can be predicted by the analysis of elasto-plastic finite element neth hod and the elastic analysis of die during the process analysis of workpiece. Using heat shrink fit analysis, initial stress of the k r t die is computed. Also, the stress-life curve of die material can be obtained through experiment. With the above two facts, we propose the analysis method of predicting fatigue life in die. In the proposed model, tlz analysis of elastic-plastic finite element method for material is carried out by using ABAQUS. Surface force resulted from the contacting border of the die and workpiece is tmnsformed into the nodal force of die to implement elastic analysis. Besides, the proposed analysis model of die is applied to the one material and the dissimilar materials extrusion die.
A Rubber mount is widely used for mechanical parts or engineering materials. Especially, it plays an important role in reducing mechanical vibration due to cyclic loading. But, rubber mount is damaged due to the cyclic loading and resonance. Therefore, it is necessary to investigate evaluation of fatigue life considering vibration characteristics for rubber. In this study, a vibration fatigue analysis was performed and based on Power Spectral Density(PSD) and the stress-life curve and a result of frequency response analysis in the finite element method. The measured load history in experiment was transformed to PSD curve. The stress-life curve was obtained by nonlinear static analysis and fatigue test. In addition, frequency response analysis was conducted for mechanical part. In order to evaluate fatigue life of rubber mount, vibration fatigue test was conducted at the constant acceleration-level as well. Fatigue life was determined when the load capacity is reduced to 60% of its initial value. As a result, predicted fatigue life of rubber mount agreed fairly well with the experimental fatigue life.
Starting with the meaning of the word quality, diverse concepts connoted by the term are examined. Instead of a bathtub curve, the desirable shape of a failure rate covering the entire life of a good product, which might be called hockey-stick line, is introduced. From the hockey-stick line and the definition of reliability, two measurements are extracted. The terms r-reliability (failure rate) and durability (product life) are explained. The conceptual analysis of failure mechanics explains that reliability technology pertains to design area. The desirable shape of hazard rate curve of electronic items, hockey-stick line, clarifies that Mean-Time-to-failure (MTTF) as the inverse of failure rate can be regarded a nominal life. And Bx life, different from MTTF, is explained. Reliability relationships between components and set products are explained. Reshaped definitions of r-reliability and durability are recommended. The procedure to improve reliability and the reasons for failing to identify failure mode are clarified in order to search right solutions. And generalized Life-Stress failure model is recommended for the calculation of acceleration factor.
For the life evaluating of notched members, it is the best way that performing the real fatigue test of structure containing notch. But this method required generally much times and costs to evaluate fatigue life. So, generally we use the modified S-N curve or several methods to predict fatigue life. In this study, crack initiation life was evaluated by fatigue testing the SAE keyhole specimen and smooth specimen made of Al 7075-T6 alloys using the constant load then obtained S-N curve of smooth specimen and P-N curve of SAE keyhole specimen. And, fatigue lives of keyhole specimen are predicted using some life prediction methods (Nominal range I method, Nominal range II method, FEM analysis) for investigating experimented results, and that were compared with experimental data. Predicted fatigue lives by FEM analysis were corresponded with experimental data between 1/3times and 3times on the whole, and predicted fatigue lives using modified S-N curve (Nominal range I method, Nominal range II method) were nonconservative compared with that of FEM analysis.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.28
no.9
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pp.1328-1336
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2004
According to our fatigue tests carried out at 20 Hz, R=0.1 on transversely butt-welded joints, fatigue strengths of as-welded specimens, that is, specimens having residual stress are higher than those of annealed specimens in short life range, but vice verse in long life range. This behavior seems to be concerned mainly with residual stress relaxation by applied loading. After analyzing the welding process, we conducted finite element analysis to quantify the degree of residual stress relaxation. By taking into account residual stress relaxation, modified Goodman diagram, and nominal stress, we evaluated the fatigue life of the welded joint from the S-N curve for the parent material. The estimated results are in a good agreement with the experimental results.
According to our fatigue tests carried out at 20 Hz, R=0.1 on transversely butt~welded joints, fatigue strengths of as-welded specimens, that is, specimens having residual stress are higher than those of annealed specimens in short life range, but vice verse in long life range. This behavior seems to be concerned mainly with residual stress relaxation by applied loading. After analyzing the welding process, we conducted finite element analysis to quantify the degree of residual stress relaxation. By taking into account residual stress relaxation, modified Goodman diagram, and nominal stress, we evaluated the fatigue life of the welded joint from the S-N curve for the parent material. The estimated results are in a good agreement with the experimental results.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.21
no.5
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pp.482-490
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1997
The effects of strain amplitude. test temperature and stress on the fatigue properties for Ti-Ni wires were investigated using a rotary bending fatigue tester specially designed for wires. The fatigue test results were discussed in connection with the static tensile properties. The DSC measurement was conducted after fatigue test in order to clarify the change of transformation behavior due to the progress of fatigue. Under the temperature below or near the Af, the strain amplitude($\varepsilon_a$)-failure life (Nf) curve showed to be composed of three straight lines with two turning points. Of the 2 turning points, the upper one was coincident with the elastic limit strain and the lower one with the proportional limit strain. With rising of the test temperature above Af, the pattern of $\varepsilon_a$-Nf curve changed gradually to composition of 2 straight lines. The $\varepsilon_a$-Nf curve shifted depending on test temperature. In the short and medium life zones, the higher the temperature was, the shorter the fatigue life. However, in the long life zone, above the Af temperature, the fatigue life was not affected by the temperature. The transformation enthalpy measured after fatigue test was dependent on Nf, $\varepsilon_a$, and test temperature.
In this work, prediction of fatigue life and fatigue crack growth are studied. 4th order polynominal function is presented to describe the crack growth behaviors from artifical pit of SM45C steel. Crack growth curves obtained from 4th order polyminal growth equations are in good agreement with experimental data The crack growth behaviors at arbitrary stress levels and investigated by the concept of elastic-plastic fracture mechanics using ${\Delta}J$. Fatigue life prediction are carried out by numerical integral method. Prediction lives obtained by proposed method in this study, is in good agreement with the experimental ones. Life prediction results calculated by using of ${\Delta}J$ better than those of ${\Delta}K$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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