A modified method for the analysis of short fatigue crack growth has been presented, and calculations based upon the modified method are compared with experimental results for S45C carbon steel. It is also shown that the modified method is in good agreement with experimental data. The proposed equation for the fatigue crack growth rates includes a material constant which relates the threshold level to the endurance limit, a correction for elastic-plastic behaviour and a means for dealing with the effects of crack closure. In this study one of the modifications is to substitute the Forman' s elastic expression of the stress intensity factor range into the geometrical factor The other is a consideration of the bending effect which is developed from the moment caused by the eccentric cross sectional geometry as the crack grows. Thus, this method is useful for residual life prediction of the mechanical structures as well as the welding structures.
Fibers play a role to increase the tensile strength and cracking resistance of concrete structures. The post cracking behavior must be clarified to predict cracking resistance of fiber reinforced concrete. The purpose of this study is to develop a realistic analysis method for the post cracking behavior of synthetic fiber reinforced concrete members. For this purpose, the cracked section is assumed to behave as a rigid body and the pullout behavior of single fiber is employed. A probabilistic approach is used to calculate effective number of fibers across crack faces. The existing theory is compared with test data and shows good agreement. The proposed theory can be efficiently used to describe the load-deflection behavior, moment-curvature relation, load-crack width relation of synthetic fiber reinforced concrete beams.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.35
no.10
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pp.1299-1306
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2011
In this study, crack-growth model parameters subjected to variable amplitude loading are estimated in the form of a probability distribution using the method of Bayesian parameter estimation. Huang's model is employed to describe the retardation and acceleration of the crack growth during the loadings. The Markov Chain Monte Carlo (MCMC) method is used to obtain samples of the parameters following the probability distribution. As the conventional MCMC method often fails to converge to the equilibrium distribution because of the increased complexity of the model under variable amplitude loading, an improved MCMC method is introduced to overcome this shortcoming, in which a marginal (PDF) is employed as a proposal density function. The model parameters are estimated on the basis of the data from several test specimens subjected to constant amplitude loading. The prediction is then made under variable amplitude loading for the same specimen, and validated by the ground-truth data using the estimated parameters.
This study developed an analysis model of estimating fatigue damage using the linear elastic fracture mechanics method. Stress history occurring to an element when a truck passed over a bridge was defined as block loading and crack closure theory explaining load interaction effect was applied. Stress range frequency analysis considering dead load stress and crack opening was done. Probability of stress range frequency distribution was applied and the probability distribution parameters were estimated. The Monte Carlo simulation of generating the probability various of distribution was performed. The probability distribution of failure block numbers was obtained. With this the fatigue reliability of an element not occurring in failure could be calculated. The failure block number divided by average daily truck traffic remains the life of a day. Fatigue reliability analysis model was carried out for the welding member of cross beam flange and vertical stiffener of steel box bridge using the proposed model. Consequently, a 3.8% difference was observed between the remaining life in the peak analysis method and in the proposed analysis model. The proposed analysis model considered crack closure phase and crack retard.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.29
no.10
s.241
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pp.1361-1368
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2005
The structural and leakage integrity of steam generator tubes should be sustained all postulated loads with appropriate margin even if a crack is present. During the past three decades, for effective integrity evaluation, several limit load solutions have been used world-widely. However, to predict accurately load carrying capacities of specific components under different conditions, the solutions have to be modified by using lots of experimental data. The purpose of this paper is to propose a new burst pressure estimation scheme based on fracture mechanics analyses for steam generator tube with an axial or circumferential through-wall crack. A series of three dimensional elastic-plastic finite element analyses were carried out and, then, closed-form estimation equations with respect to both J-integral and crack opening displacement were derived through reference stress method. The developed engineering equations were utilized for structural integrity evaluation and the resulting data were compared to the corresponding ones fiom experiments as well as limit load solutions. Thereafter, since the effectiveness was proven by promising results, it is believed that the proposed estimation scheme can be used as an efficient tool for integrity evaluation of cracked steam generator tubes.
In this paper, a progressive failure analysis method was developed using the Hashin failure criterion and crack band model. Using the failure criterion, the failure initiation was evaluated. If the failure initiation is occurred, the damage variables at each failure modes (fiber tension & compression, matrix tension & compression) was calculated according to linear softening degradation behavior and the variables are used to derive the damaged stiffness matrix. The damaged stiffness matrix is reflected to damaged material and the progressive failure analysis is continued until the damage variables to be 1 that complete failure of material. A series of processes were performed using FE commercial code ABAQUS with user defined material subroutine (UMAT). To evaluate the proposed progressive failure model, the experimental results of open hole composite laminate tests was compared with numerical result. Using digital image correlation system, the strain behavior also was compared. The proposed numerical results were coincided well with the experimental results.
Murthy, A. Ramachandra;Vishnuvardhan, S.;Saravanan, M.;Gandhi, P.
Structural Engineering and Mechanics
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v.81
no.5
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pp.565-574
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2022
The infrastructures such as offshore, bridges, power plant, oil and gas piping and aircraft operate in a harsh environment during their service life. Structural integrity of engineering components used in these industries is paramount for the reliability and economics of operation. Two regression models based on the concept of Gaussian process regression (GPR) and Minimax probability machine regression (MPMR) were developed to predict stress intensity factor range (𝚫K). Both GPR and MPMR are in the frame work of probability distribution. Models were developed by using the fatigue crack growth data in MATLAB by appropriately modifying the tools. Fatigue crack growth experiments were carried out on Eccentrically-loaded Single Edge notch Tension (ESE(T)) specimens made of API 5L X65 Grade steel in inert and corrosive environments (2.0% and 3.5% NaCl). The experiments were carried out under constant amplitude cyclic loading with a stress ratio of 0.1 and 5.0 Hz frequency (inert environment), 0.5 Hz frequency (corrosive environment). Crack growth rate (da/dN) and stress intensity factor range (𝚫K) values were evaluated at incremental values of loading cycle and crack length. About 70 to 75% of the data has been used for training and the remaining for validation of the models. It is observed that the predicted SIF range is in good agreement with the corresponding experimental observations. Further, the performance of the models was assessed with several statistical parameters, namely, Root Mean Square Error (RMSE), Mean Absolute Error (MAE), Coefficient of Efficiency (E), Root Mean Square Error to Observation's Standard Deviation Ratio (RSR), Normalized Mean Bias Error (NMBE), Performance Index (ρ) and Variance Account Factor (VAF).
Murthy, A. Ramachandra;Mathew, Rakhi Sara;Palani, G.S.;Gopinath, Smitha;Iyer, Nagesh R.
Structural Engineering and Mechanics
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v.53
no.4
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pp.681-702
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2015
Fracture analysis and remaining life prediction has been carried out for aluminium alloy (Al 2014A) plate panels with concentric stiffener by varying sizes and positions under fatigue loading. Tension coupon tests and compact tension tests on 2014A have been carried out to evaluate mechanical properties and crack growth constants. Domain integral technique has been used to compute the Stress intensity factor (SIF) for various cases. Generalized empirical expressions for SIF have been derived for various positions of stiffener and size. From the study, it can be concluded that the remaining life for stiffened panel for particular size and position can be estimated by knowing the remaining life of corresponding unstiffened panel.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1998.10a
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pp.399-404
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1998
Analysis of partially prestressed beams in which cracking under service loads is allowed requires a knowledge of geometric cross section properties such as neutral axis, centroid, area and moment of initia of this cracked transformed section. Especially an exact calculation for the stresses of steel and concrete and the width of crack and the amount of deflection can be obtained with accrurate prediction of neutral of centroidal axis location. In this paper, the procedures for predicting the centroidal axis location of partially cracked prestressed concrete members, using the compatibility of deformation of concrete and steel are formulated and compared with Dilger`s computed results. And also the computed results according to this paper are compared with Branson`s experimental results.
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2001.05a
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pp.527-532
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2001
The crack of concrete induced by a temperature rise in early age concrete due to the heat of ration of cement is a serious problem for massive or high strength concrete structures. However, re is still no reasonable equations for the prediction of the temperature rising. On this study, the prediction equations of the heat of hydration of different types of binder are pained from the adiabatic temperature rise test, and compared with the results from different nations to obtain the best approximated equation. The strengths of concrete of which specimens were placed in the same chamber for the adiabatic to were compared with those under standard curing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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