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.
Recently, a structure has been larger and higher under the improvement of construction technique. So, a concrete constructions that a mat foundation thickness of structure is over 80cm have been many. Also, because of the reason high strength concrete, the matter of thermal crack have become an important task to be solved absolutely. In a cause a thermal crack occurrence, there used, mixture of concrete, construction and so forth. In this study, we executed temperature and stress analysis of mat foundation to know the effect the construction condition a thermal crack of mat foundation. And we evaluated quantitatively about the occurrence possibility of thermal crack using the hydration heat analysis program. By using of this analysis technique, will can control skilfully the quality of a mat foundation in advance.
Recently, a structure has been larger and higher under the improvement of construction technique. So, a mass concrete constructions that a mat foundation thickness of structure is over 80cm have been many. Also, because of the reason of high strength of concrete, the matter of thermal crack have become an important task to be solved absolutely. tn a cause of a thermal crack occurrence, there are material used, mixture of concrete, construction condition and so forth. In this study, we executed temperature and stress analysis of mat foundation to know the effect of the construction condition on a thermal crack of mat foundation. And we evaluated quantitatively about the occurrence possibility of thermal crack using the hydration heat analysis program. By using of this analysis technique, we will can control skilfully the quality of a mat foundation in advance.
It has been established that a crack has an important effect on the dynamic behavior of a structure. This effect depends mainly on the location and depth of the crack. Toidentifythelocation and depth of a crack in a structure, a method is presented in this paper which uses neuro-fuzzy-evolutionary technique, that is, Adaptive-Network-based Fuzzy Inference System (ANFIS) solved via hybrid learning algorithm (the back-propagation gradient descent and the least-squares method) and Continuous Evolutionary Algorithms (CEAs) solving sir ale objective optimization problems with a continuous function and continuous search space efficiently are unified. With this ANFIS and CEAs, it is possible to formulate the inverse problem. ANFIS is used to obtain the input(the location and depth of a crack) - output(the structural Eigenfrequencies) relation of the structural system. CEAs are used to identify the crack location and depth by minimizing the difference from the measured frequencies. We have tried this new idea on beam structures and the results are promising.
최근에 불연속 근사변위함수와 보조받침을 이용한 특이기저함수를 도입하여 균열의 불연속성과 특이성을 구현한 개선된 EFG(Element-Free Galerkin) 균열해석기법이 제안되었다. 개선된 EFG 균열해석기법은 균열의 성장에 따른 해석모형의 수정 없이도 높은 정확도로 균열전파해석을 수행할 수 있지만, 다른 무요소법과 마찬가지로 해석결과가 사용되는 해석계수에 의존하게 된다. 본 연구에서는 개선된 EFG 균열해석기법에서 사용하는 해석계수 즉, compact 받침 크기, 팽창계수, 선단주변에서의 형상함수의 평활화, 보조받침을 사용하는 절점개수가 수치해석 결과에 미치는 영향을 분석하였다. 균열문제에 대한 patch 시험을 통해 응력에 대한 L₂오차노름과 응력확대계수를 산정하여 해석계수의 영향을 분석하였으며, 그 결과는 해석계수의 선택에 대한 지침으로 제시된다.
Recently, a structure has been large and high under the improvement of construction technique. So, mass concrete constructions that a mat foundation thickness of structure is over 80cm have been many. Also, in the reason of high strength of concrete, a matter of thermal crack became an important task to be solved. In this study, we executed temperature and stress analysis of mat foundation. And we evaluated quantitatively about the possibility of thermal crack by using hydration heat analysis program. Because of this analysis technique, we could control skilfully the quality of mat foundation in a construction.
In this research, an effective computational technique is carried out for nonlinear and post-buckling analyses of cracked imperfect composite plates. The laminated plates are assumed to be moderately thick so that the analysis can be carried out based on the first-order shear deformation theory. Geometric non-linearity is introduced in the way of von-Karman assumptions for the strain-displacement equations. The Ritz technique is applied using Legendre polynomials for the primary variable approximations. The crack is modeled by partitioning the entire domain of the plates into several sub-plates and therefore the plate decomposition technique is implemented in this research. The penalty technique is used for imposing the interface continuity between the sub-plates. Different out-of-plane essential boundary conditions such as clamp, simply support or free conditions will be assumed in this research by defining the relevant displacement functions. For in-plane boundary conditions, lateral expansions of the unloaded edges are completely free while the loaded edges are assumed to move straight but restricted to move laterally. With the formulation presented here, the plates can be subjected to biaxial compressive loads, therefore a sensitivity analysis is performed with respect to the applied load direction, along the parallel or perpendicular to the crack axis. The integrals of potential energy are numerically computed using Gauss-Lobatto quadrature formulas to get adequate accuracy. Then, the obtained non-linear system of equations is solved by the Newton-Raphson method. Finally, the results are presented to show the influence of crack length, various locations of crack, load direction, boundary conditions and different values of initial imperfection on nonlinear and post-buckling behavior of laminates.
It has been established that a crack has an important effect on the dynamic behavior of a structure. This effect depends mainly on the location and depth of the crack. To identify the location and depth of a crack in a structure. Nikolakopoulos et. al. used the intersection point of the superposed contours that correspond to the eigenfrequency caused by the crack presence. However the intersecting point of the superposed contours is not only difficult to find but also incorrect to calculate. A method is presented in this paper which uses optimization technique for the location and depth of the crack. The basic idea is to find parameters which use the structural eigenfrequencies on crack depth and location and optimization algorithm. With finite element model of the structure to calculate eigenfrequencies, it is possible to formulate the inverse problem in optimization format. Method of optimization is augmented lagrange multiplier method and search direction method is BFGS variable metric method and one dimensional search method is polynomial interpolation.
Modified virtual crack closure integral (MVCCI) technique has become very popular for computation of strain energy release rate (SERR) and stress intensity factor (SIF) for 2-D crack problems. The objective of this paper is to propose a numerical integration procedure for MVCCI so as to generalize the technique and make its application much wider. This new procedure called as numerically integrated MVCCI (NI-MVCCI) will remove the dependence of MVCCI equations on the type of finite element employed in the basic stress analysis. Numerical studies on fracture analysis of 2-D crack (mode I and II) problems have been conducted by employing 4-noded, 8-noded (regular & quarter-point), 9-noded and 12-noded finite elements. For non-singular (regular) elements at crack tip, NI-MVCCI technique generates the same results as MVCCI, but the advantage for higher order regular and singular elements is that complex equations for MVCCI need not be derived. Gauss numerical integration rule to be employed for 8-noded singular (quarter-point) element for accurate computation of SERR and SIF has been recommended based on the numerical studies.
Engineering structures usually suffer from cracks. The crack geometry has an influence on the structural mechanical properties and subsequent crack propagations. However, as an extensively utilized method in fracture analysis, the extended finite element method provided by Abaqus fails to output the specific location and dimensions of fractures. In this study, a technique to capture the crack geometry is proposed. The technique is based on the invariant level set method (I-LSM), which can avoid updating the level set function during crack development. The solution is achieved by an open-source plug-in programmed by Python. Three examples were performed to verify the effectiveness and robustness of the program. The result shows that the developed program can accurately output the crack geometry in both the 2D and 3D models. The open-source plug-in codes are included as supplementary material.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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