Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.39
no.7
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pp.713-720
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2015
The sizes of the final blades of a low-pressure (LP) steam turbine have been getting larger for the development of high-capacity power plants. They are also larger than the other blades in the same system. As a result, fatigue damage is caused by a large centrifugal force and a low natural frequency of the blade. Recently, many failure cases have been reported due to repeated turbine startups and their prolonged use. In this study, the causes and mechanism of failure of a LP turbine blade were analyzed by using a finite element method to calculate the centrifugal force, the natural frequency of a stress-stiffening effect, and the harmonic response. It was observed that the expected fatigue damage position matched the real crack position at the airfoil's leading edge, and an equivalence fatigue limit approached a notch fatigue limit.
The effects of heat treatments (T6 and T73) on the microstructure, mechanical properties, and high cycle fatigue behavior of modified AA7075 alloys were investigated. A modified 7075 alloy was manufactured using modified-Mg (Mg-Al2Ca) instead of the conventional element Mg. Based on the microstructure, the average grain size was 4.5 ㎛ (T6) and 5.2 ㎛ (T73). Regardless of heat treatment, the modified AA7075 alloys consisted of Al matrix containing homogeneously distributed Al2CuMg and MgZn2 phases with reduced Fe-intermetallic compound. Room temperature tensile tests showed that the properties of modified 7075-T6 (Y.S.: 622MPa, T.S: 675MPa, elongation: 15.4%) were superior to those of T73 alloy (Y.S.: 492MPa, T.S: 548MPa, elongation: 12.8%). Experimental data show that the fatigue life of T6 was 400 MPa, about 64% of its yield strength. However, the fatigue life of T73 alloy was 330 MPa and 67%. Irrespective of the stress level, all crack initiation points were located on the specimen surface, and no inclusions acting as stress concentrators were seen. Superior mechanical properties and high cycle fatigue behavior of modified AA7075-T6 alloy are attributed to the fine grains and homogeneous distribution of small second phases such as MgZn2 and Al2CuMg, in addition to reduced Fe-intermetallic compounds.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.27
no.12
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pp.99-106
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2010
Gas turbines operation for power generation increased rapidly since 1990 due to the high efficiency in combined cycle, relatively low construction cost and low emission. But the operation and maintenance cost for gas turbine is high because the expensive superalloy hot gas path parts should be repaired and replaced periodically This study analyzed the initiation and propagation of the crack at the gas turbine blades which are coated with MCrAIY as a bond coat and TBC as a top coat. The sample blades had been serviced at the actual gas turbines for power generation. Total 7 sets of blades were analyzed and they have different EOH(equivalent operation hour). Blades were sectioned and the cracking distribution were measured and analyzed utilizing SEM(scanning electron microscope) and optical microscope. The blades which had 52,000 EOH of operation had cracks at the substrate and the maximum depth was 0.2 mm. Most of the cracks initiated at the boundary layer between TBC and bond coat and propagated down to the bond coat. Once bond coat is cracked, the base metal is exposed to the oxidation condition and undergoes notch effect. Under this environment, the crack branched at the inter-diffusion layer and propagated to the substrate. Critical cracks affecting the blade life were analyzed as those on suction side and platform.
The sealing cement of total hip arthroplasty is the most widely used binder in orthopedic surgery for anchoring implants to their recipient bones. Nevertheless, this latter remains a fragile material with weak mechanical properties. Inside this material cracks initiate from cavities. These cracks propagate under the effect of fatigue and lead to the failure of this binder and consequently the loosening of the prosthesis. In this context, this work consists to predict the position of cracks initiation and their propagations path using the Extended Finite Element Method (XFEM). The results show that cracks can only be initiated from a sharp edges of an ellipsoidal cavity which the ratio of the minor axis over the major axis is equal to 0.1. A maximum crack length of 19 ?m found for a cavity situated in the proximal zone position under a static loading. All cracks propagate in same(almost) way regardless of the cavity(site of initiation) position and its inclination in the proximal zone.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.6
no.4
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pp.299-305
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2003
This research is for the relationship with heat treatment cooling temprature and the characteristic of Mechanical properties of Boron-Addition-Steel, the main material and SM25C steel, the sub material, structure viewing fractography, hardness test, tensite test and are carried out after the manufacturing small-specimen treated with heat of $750^{\circ}C$, $850^{\circ}C$, $1050^{\circ}C$. The influence to the Mechanical properties accompanied by AISI51B20, Boron-Addition-steel shows the following result. 1. The influenc of heat treatment by the content of cabon-steel is dominant. Addition of boron result is Strengthening structure effectively by segregation and improving over all mechanical characters such as good. it results from the increase of temacity by the stability of inter granular with improvement of harden-ability. 2. Boron-Addition-Steel exist in the from of martensite structure accompanied by the ferrite precipitition centering around grain boundary, and is improved to Hv 200. 3. The height of harden-ability and fatigue stress the influence of heat results from crystal structure of martensite by difference of strength level in the structure of ferrite and doesn't have am effect on sensibility of temperature, and turns out to defend on production and growth of Matrix-structure-factor.
The failure mode of steel road wheels in a vehicle is cracks from ventilation hole through to contact plane on steel wheel's disc plate. But a number of cracks of Cornering Fatigue Limit Test is on contact plane near to wheel nut mounting area, even though it's satisfied with specified cycles. So this paper searches out causes to improve durability and reliability of C.F.T by uni-axial bending moment test. The verified cause is a "fretting" on contact area of steel wheel. In result, this paper suggests a solution to prevent a fretting by inserting a damping shim, 0.7mm between steel wheel contact areas. Therefore this paper makes it possible to move crack position of C.F.T in steel wheel from contact plane to vehicle's failure mode.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.33
no.4
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pp.75-86
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1996
A fatigue life prediction program for multiple planar surface cracks in finite plates and T-fillet joints, based on linear elastic fracture mechanics was developed. This prediction technique include the crack coalescence, mutual interation and the stress intensity concentration effect in welded joints. Total of 44 cases were compared with lida's and Vosikovsky's experimental results and it was found that the present method was a reasonable tool for the predictioin of fatigue life.
Ha, Hong-Soo;Kim, Myoung-Gyun;Ahn, Sun-Kyu;Lim, Byeong-Soo;Kim, Young-Jig
Journal of Korea Foundry Society
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v.17
no.5
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pp.472-479
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1997
The effect of size and mass fraction of SiC particulate on the fatigue and wear have been investigated for semi-liquid formed SiCp/AZ91HP Mg composites. In the study, different particulate sizes of 7, 20, $50 {\mu}m$ were prepared with various mass fraction for sample preparation. By tension-tension fatigue tests, whose procedures are standardized in ASTM standard 647E-93, the da/dN vs. ${\Delta}K$ curves were obtained. Also, the crack propagation paths were observed by optical microscope. As a result of wear test, specific wear loss is decreased with increasing mass fraction and particulate size. Specific wear loss of 30 mass% $50 {\mu}m$ SiC reinforced Mg composite is compared to SKD11.
STATEMENT OF PROBLEM: Effect of surface treatment of ceramic under loading does not appear to have been investigated. PURPOSE: The aim of this study was to investigate the effect of surface treatment of esthetic ceramic, which is performed to increase the bonding strength, on the fracture stress under controlled cyclic loading condition. MATERIAL AND METHODS: Sixty 1.0 mm-thick specimens were made from Mark II Vitablocs (Vita Zahnfabrik, Germany) and divided into 3 groups: polished (control), sandblasted, and etched. Specimens of each group were bonded to a dentin analog material base including micro-channels to facilitate the flow of water to the bonding interface. Bonded ceramics were cyclically loaded with a flat-end piston in the water (500,000 cycles, 15Hz). Following completion of cyclic loading, specimens were examined for subsurface crack formation and subsequent stress was determined and loaded to next specimen by the staircase method according to the crack existence. RESULTS: There were significant differences of mean fatigue limit in the sandblasted (222.86 ${\pm}$ 23.42 N) and etched group (222.86 ${\pm}$ 14.16 N) when compared to polished group (251.43 ${\pm}$ 10.6 N) (P<.05; Wald-type pair-wise comparison and post hoc Bonferroni test). Of cracked specimens, surface treated group showed longer crack propagation after 24 hours. All failures originated from the radial cracking without cone crack. Fracture resistance of this study was very low and comparable to failure load in the oral cavity. CONCLUSION: Well controlled cyclic loading could induce clinically relevant cracks and fracture resistance of Mark II ceramic was relatively low applicable only to anterior restorations. Surface treatment of inner surface of feldspathic porcelain in the matsicatory area could influence lifetime of restorations.
Kang, S.L.;Lee, J.Y.;Go, J.Y.;Go, Y.H.;Kaang, S.;Nah, C.
Elastomers and Composites
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v.44
no.4
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pp.401-407
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2009
Commercial grades of solution styrene-butadiene rubbers extended with high aromatic oils having high polycyclic aromatic compounds (PCA) and low PCA oils were used to study the effect of the processing oil particularly on the crack propagation resistance and frictional wear resistance of the vulcanizates. The aromatic oil based vulcanizates exhibited superior fracture behavior over the low PCA oil extended vulcanizates based on tensile and trouser tear tests. Compounds with aromatic oil showed superior crack propagation resistance compared with those containing low PCA oil, especially at the lower ranges of tearing energy. In terms of frictional wear resistance, the aromatic oil extended compounds showed superior performance particularly in the lower frictional work ($W_f$) range but in the higher $W_f$ range the low PCA oil extended vulcanizates performed better.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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