본 연구에서는 특히 앞서 지적한 표면균열의 진전거동에 관한 연구와도 관련 하여 측면홈을 가진 중앙관통균열(side-grooved center cracked tension) 시험편에 대 해 피로균열 진전실험을 수행하고, 평면변형률 조건의 만족여부 및 응력강도계수 평가 방법에 관하여 검토하여 비교적 새로운 결과를 얻었으므로 여기에 보고하고자 한다.
This paper aims to analyze fatigue fracture mechnisms with high strength aluminum alloys, which are widely used in vehicles or airplanes to prevent accidents. Usefulness of the crack opening point was proposed by using an effective stress intensity facor when evaluating the fatigue crack propagaion rate. Therefore an exact crack opening ratio can be measured for a more exact fatigue crack propagation rate. It is found that the fatigue crack propagation rate was valid within the range of experimentation as an effective stress intensity factor. Summarizing the results are as follows in this paper ; (1) It is found that the value of the crack opening ratio is constant at the rear of the specimen, U'=0.25 at the crack mouth and U'=0.45 at the crack tip, respectively regardless of the stress ratio. (2) The crack opening ratio is different according to measurement locations. The crack opening ratio value was measured at the crack mouth by a clip gage or measured behind the specimen by a strain gage. It is found that the crack opening ratio value is more accurate that any other measuring test for evaluating the crack propagation ratio test by effective stress intensity factor.
The objective of this paper is to investigate the effect of residual stresses on the $\Delta$K$\sub$th/ and fatigue crack growth behavior of butt weldments. For this purpose, transverse butt sutmerged arc welding was performed on SM50A steel plate and CT(compact tension) specimens which loading direction is perpendicular to weld bead were selected. Welding residual stresses distribution on the specimen was determined by hole drilling method. The case of crack located parallel to weld bead, the states of as weld and PWHT, $\Delta$K$\sub$th/ of specimens(HAZ, weld zone) was higher than that of the base metal probably because of the compressive residual stresses of crack tip. In low $\Delta$K region, it is estimated that the effects of residual stresses for da/dN are great. In region II, the da/dN of weldments in as weld state was lower than that of the base metal. Though da/dN of Weldments in PWHT state was similar to that of the base metal. The constant of power law, m in two states consisted with the base metal. Therefore , it is estimated that the value of m is not affected by residual stresses. Fatigue crack growth behavior of weldments consisted with the base metal considering the effective stress intensity factor range($\Delta$K$\sub$eff/) included the effect of initial residual stress(Kres). Thus, we can predict the fatigue crack growth behavior of weldment by knowing the distribution of initial residual stress at the crack tip.
The effect of different anisotropy and stress ratio on fatigue crack propagation behavior was investigated under various stress ratio(R=-0.4, -0.2, 0.2, 0.2, 0.4) using pure titanium sheet used in aerospace, chemical and food industry. The rack closure behavior under constant load amplitude fatigue crack propagation test was examined. Fatigue crack propagation rate da/dN was estimated in terms of effective stress intensity factor range, $\Delta$K$_{eff}$, regardless of various stress ratio but was influenced by anisotropy. Also, it was found that the effect of anisotropy was considerably decreased but still not negligible when he da/dN was evaluated by a conventional parameter, $\Delta$$K_{eff}$/E and when the modified da/dN.$\sqrt{\varepsilon}_f$ was evaluated by $\Delta$$K_{eff}$/E. On the other hand, da/dN could be evaluated uniquely by effective new parameter, $\Delta$K$_{eff}$/$sigma_{ys}$, regardless of anisotropy, as int he following equation da/dN=C''[\frac{{\Delta}K_{eff}}{{\sigma}_{ys}}]^{n''}. And effective stress intensity factor range ratio, U was estimated by the following equation with respect to the ratio of reversed plastic zone size, $\Delta r_{p}$ to monotonic plastic zone size, $r_p$ regardless of stress ratio and anisotropy. U=-4.45$(\Delta r_{p}/r_{p})^{2}$+4.1$(\Delta r_{p}/r_{p})$+0.245_{p})$+0.245
This paper examines the crack growth behavior of 7075-T651 aluminum alloy under high-low block loading condition. The cantilever beam type specimen with a chevron notch is used in this study. The crack growth and closure are investgated by compliance method. The applied initial stress ratios are R=-0.5, R=0.0 and R=0.25 Crack length($\alpha$), effective stress intensity factor range(ΔKeff), ratio of effective stress intensity factor range(U) and crack growth rate(d$\alpha$/dN) etc. are inspected fracture mechanics estimate.
This paper examines the crack growth behavior of 7075-T651 aluminum alloy for small tensile overload under high-low block loading condition. The cantilever beam type specimen with a chevron notch is used in this study. The crack growth and closure are investigated by compliance method. The applied initial stress ratios are R=-0.5 R=0.0 and R=0.25 Crack length, effective stress intensity factor range, ratio of effective stress intensity factor range and crack growth rate etc, are inspected with fracture mechanics estimate.
We propose the crack growth rate equation which will model fatigue crack growth rate behavior such that constant stress amplitude fatigue crack growth behavior can be predicted. Constant stress amplitude fatigue tests are conducted for four materials under three stress ratios of R=0.2, R=0.4 and R=0.6. Materials which have different mechanical properties i.e. stainless steel, low carbon steel, medium carbon steel and aluminum alloy are used. Through constant stress amplitude fatigue test by using unloading elastic compliance method, it is confirmed that crack closure is a close relationship with fatigue crack propagation. We describe simply fatigue crack propagation behavior as a function of the effective stress intensity factor range ($\Delta$$K_{eff}$=U .$\Delta$K) for all three regions (threshold region, stable region). The fatigue crack growth rate equation is given by da / dN=A($\Delta$$K_{eff}$$\Delta$$K_{o}$ )$^{m}$ / ($\Delta$$K_{eff}$$\Delta$K) Where, A and m are material constants, and $\Delta$$K_{o}$ is stress intensity factor range at low $\Delta$K region. $K_{cf}$ is critical fatigue stress intensity factor.actor.
Methods for determination of the crack opening stress intensity factor ($K_{op}$) and for estimation of the effective stress intensity factor range ($\Delta{K}_{eff}$) are evaluated for crack growth test data of aluminum alloys. Three methods of determining $K_{op}$, visual measurement, ASTM offset compliance method, and the neural network method proposed by Kang and Song, and three methods of estimating $\Delta{K}_{eff}$, conventional, the 2/PIO and 2/PI methods proposed by Donald and Paris, are compared in a quantitative manner by using evaluation criteria. For all $K_{op}$ determination methods discussed, the 2/PI method of estimating $\Delta{K}_{eff}$ provides good results. The neural network method of determining $K_{op}$ provides good correlation of crack growth data. It is recommended to use 2/PI estimation with the neural $K_{op}$ determination method. The ASTM offset method used in conjunction with 2/PI estimation shows a possibility of successful application. It is desired to improve the ASTM method.
본 논문에서는 작은 인공결함을 가진 표면균열의 진전거동을 밝히기 위하여 용접성이 좋고 강도도 적당하며 내식성이 좋아 해양구호무재 및 용접구호물재로서 널 리 사용되는 5083-H113 알루미늄합금을 준비하고 이재료의 피로표면균열 진전거동에 미치는 응력비의 영향을 균열닫힘과 함께 검토하였다.
Methods for estimation of the effective stress intensity factor range (${\Delta}K_{eff}$) are evaluated for narrow and wide band random loading crack growth test data of 2024-T351 aluminum alloy. Three methods of determining $K_{op}$, visual measurement, ASTM offset compliance method, and the neural network method proposed by Kang and Song, and three methods of estimating ${\Delta}K_{eff}$, conventional, the 2/PI0 and 2/PI methods proposed by Donald and Paris, are compared in a quantitative manner by using the results of fatigue crack growth life prediction under random loading. For all $K_{op}$ determination methods discussed, the 2/PI0 and 2/PI methods of estimating ${\Delta}K_{eff}$ provide better results than conventional method for narrow and wide band random loading data.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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