This study aimed to investigate the fatigue crack growth behavior of a kind of fiber metal laminates (FML) under four different stress levels. The FML specimen consists of three 2024-T3 aluminum alloy sheets and two layers of glass/epoxy composite lamina. Tensile-tensile cyclic fatigue tests were conducted on centrally notched specimen at four stress levels with various maximum values. A digital camera system was used to take photos of the propagating cracks on both sides of the specimens. Image processing software was adopted to accurately measure the length of the cracks on each photo. The test results show that: (1) a-N and da/dN-a curves of FML specimens can be divided into transient crack growth segment, steady state crack growth segment and accelerated crack growth segment; (2) compared to 2024-T3 aluminum alloy, the fatigue properties of FML are much better; (3) da/dN-${\Delta}K$ curves of FML specimens can be divided into fatigue crack growth rate decrease segment and fatigue crack growth rate increase segment; (3) the maximum stress level has a large influence on a-N, da/dN-a and da/dN-${\Delta}K$ curves of FML specimens; (4) the fatigue crack growth rate da/dN presents a nonlinear accelerated increasing trend to the maximum stress level; (5) the maximum stress level has an almost linear relationship with the stress intensity factor ${\Delta}K$.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.23
no.5
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pp.471-477
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2015
In this study, the property of crack propagation and growth at high tension steel plate existed with center crack is investigated. The behaviors of fracture mechanics due to existence or not of hole near the center crack in specimen and the length of crack length are investigated when the load is applied at the one side end of specimen. Stress, deformation and deformation of this specimen are evaluated through simulation analysis. By the analysis results at this study, stress intensity factors are obtained. The damage happened at machine or structure with crack or defect can be estimated on the basis of study results.
The creep crack growth properties in 3.5NiCrMoV steel were investigated at $550^{\circ}C$ by using CT specimen under constant $C_t$ condition that was held during crack growth of 1mm distance. $C_t$ lely on load line displacement rate and $C^*$ usually increase with crack length though load is reduced in order to maintain constant $C_t$ value as crack growth. Fully coalesced area(FCA) ahead of crack tip tend to increase as $C_t$ increase to the critical value, and after that value FCA decrease. For the tertiary creep stage of crack growth test, the most of displacement is due to the steady state creep, except only small part due to the primary creep and other effects. Therefore, tests were mainly interrupted in the tertiary stage to obtain high value of $C_t$. At constant load and $C_t$ region, crack growth slope was 0.900 and 0.844 each, on the other hand $C^*$ slope was 0.480.
The dynamic fatigue behavior of alumina ceramics was observed at room temperature using four point bending system. The dynamic fatigue fracture strength and the dynamic fatigue lifetime were observed as a function of crosshead speed and the notch length. The notched specimen showed the smaller deviation in dynamic fatigue fracture strength than the unnotched specimen. The crack growth exponent n and the material constant A of the notched specimen could be represented as functions of the notch length. Fracture strength of the specimen calculated from the notch length, when the notch length was regarded as the crack size, was in good agreement with the measured 4 point bending strength. Fracture surface of the specimen showed the different fracture modes according to the crosshead speed. The four point flexural strength, fracture toughness, Young's modulus and Weibull modulus of the alumina were measured as 360 MPa, 3.91 MPa.m1/2, 159GPa, 17.64, respectively.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.29
no.2
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pp.152-161
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1993
This paper deals with the effect of spatial distribution of material properties on its statistical characteristics and numerical estimation method of reliability of fatigue sensitive structures with respect to the fatigue crack growth. A method is proposed to determine experimentally the probability distribution functions of material parameters of Paris law. da/dN=C(ΔK/K sub(0) ) super(m), using stress intensity factor controlled fatigue tests. The result with a high tensile strength steel shows that the distribution of the parameter m is approximately normal and that of 1/C, is a 3-parameter Weibull. The main result obtained are : (1) The theoretical autocorrelation of the resistance, 1/C, to fatigue crack growth are almost same for different lengths. (2) The variance decreases with the increasing a averaging length. When spatial correlation length is very small. the variane decreases significantly were the averaging length. (3) The probability distribution of load cycles or the number for a crack to reach a certain length can be estimated using these functions by simulation of non-Gaussian(expecially Weibull) Stochastic Process.
Under variable amplitude loading conditions, retardation or accelerated condition of fatigue crack growth occurs with every cycle, Because fatigue crack growth behavior varied depend on load time history. The modeling of stress amplitude with storm loading acted to ships and offshore structures applied this paper. The crack closure behavior examine by recording the variation in load-strain relationship. By taking process mentioned above, fatigue crack growth rate, crack length, stress intensity factor, and crack closure stress intensity factor were obtained from the stress cycles of each type of storm ; A(6m), B(7m), C(8m), D(9m), E(11m) and F(15m) which was wave height. It showed that the good agreement with between the experiment results and simulation of storm loads. So this estimated method of crack propagtion rate gives a good criterion for the safe design of vessels and marine structure.
In this work, fatigue tests by axial loading were carried out to investigate the effect of stress ratio on the growth behaviors of surface fatigue crack for SM45C steel and Al 2024-T4 alloy. The growth behaviors of surface crack have been monitored during fatigue process by measuring system attached CCTV and monitor. When the growth rates of surface crack were investigate by the concept of LEFM based on Newman-Raju's .DELTA.K, the dependence of stress ratio appears both SM45C steel and Al 2024-T4 alloy. Therefore, modified stress intensity factor range, .DELTA.K' [=(1+R)/sup n/.DELTA.K] are intorduced to eliminate the dependence of stress ratio. Using .DELTA.K', it is found that the dependence of stress ratio disappears both SM45C steel and Al 2024-T4 alloy.
This study aims to analyze the S. I. F. K value upon Mode I cracks in a finite-width plate of varying thickness, which is expressed in terms of width ratio ($\omega$), thickness ratio ($\beta$) and non-dimensional crack length (λ) by using the 2-dimensional finite element method. Then, by comparing the effectiveness of the results obtained by the two finite element methods, it is seen that the 2-dimensional finite element method can be used in order to analyse the S. I. F. K values upon a various thickness model. A model is developed in order to analyze the effects of initial residual stress upon the fatigue crack growth behavior in various thickness welded specimens. In this model, crack growth rate da/dN appears to be come small as the thickness ratio with the same ΔK is increased. Also, in the initial step, as ΔK is increased with crack growth rate is decreased and then increased because the repeated compressive residual stress retards crack growth rate.
Fatigue crack shape variation by a residual stress during crack growth and life predition are studied. An analytical method is presented to predict the influence of a residual stress due to heattreatment on crack shape variations. Computer simulation results using this me thod are graphically shown that crack growth rate to surface direction are decreased due to compressive residual stress exisiting in surface area. These results are commpared with experimental results. The fatigue life is also predicted by computer simulation of crack aspect ratio variation which is based on the surface crack length increment per unit cycle calculated from a-N diagram. Predited life is about 12 percent lower than experimental life.
Crack closure and growth behavior of physically short fatigue cracks under random loading are Investigated by performing narrow- and wide-band random loading tests for various stress ratios. Artificially prepared two-dimensional, short through-thickness cracks are used. The closure behavior of short cracks under random loading is discussed, comparing with that of short cracks under constant-amplitude loading and also that of long cracks under random loading. Irrespective of random loading spectrum or block length, the crack opening load of short cracks is much lower under random loading than under constant-amplitude loading corresponding to the largest load cycle in a random load history, contrary to the behavior of long cracks that the crack opening load under random loading is nearly the same as or slightly higher than constant-amplitude results. This result indicates that the largest load cycle in a random load history has an effect to enhance crack opening of short cracks.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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