This paper deals with a fatigue life prediction of a surface crack based on the experimentally obtained relationship between surface crack length ratio $a/a_{f}$ and cycle ratio $N/N_{f}$ using micro computer. Firstly $a/a_{f}$-$N/N_{f}$ curves obtained from experimental tests, were assumed as three curves UC(the upper limit curve), LC(the lower limit curve) and MC(the middle curve), and these were utilized to predict the fatigue life. Comparing the calculated values which represent the characteristics of crack growth behaviors from the three assumed curves with the experimental ones, it has been found that in the stable crack growth region, they coincide reasonably well each other. And the differences between the fatigue lives obtained from the assumed curves and the experimental fatigue life did not exceed 20%. Using the characteristics of $a/a_{f}$-$N/N_{f}$ curves, it is possible to predict the da/dN-Kmax curves and the S-$N_{f}$ curves.
The study is to investigate the influence on the fatigue crack growth behaviors for the welded configuration in pressure vessel stiffener. In order to perform this goal, the automatic welded specimens were prepared. The material is ASTM A516 grade 60 steel used in pressure vessel mainly. In skip welding of pad-on-plate, continuous fillet welding and PWHT specimen, fatigue crack is generally initiated at the starting and end old toe zone, and ruptured at the starting old toe zone. The fatigue life of pad-on-plate of the continuous fillet welding specimen is larger than that of pad-on-plate skip fillet welding specimen about 85% under low load, about 20% under high load and less than that of two-pad continuous fillet welding specimen about 85%. In da/dN-$\Delta$K curve under low load, skip fillet welding specimen of pad-on-plate showed retardation on the initial crack, and the fatigue crack growth rate at the low region of $\Delta$K greater specimen E($3.8 {\times} 10^{-6}mm/cycle$). And the fatigue life of welding specimen was smaller than that of PWHT specimen.
It is necessary to evaluate the fatigue behavior of rail steel under the multi-axial stress state to assure the railway vehicle's safety. For this purpose, the stress analysis to investigate the crack initiation criteria, static failure and fatigue behavior under mixed-mode are performed. The stress analysis results show that the initiation of the transverse fissure depends on the maximum shear stress below the surface. For the mixed mode, the fatigue crack growth behavior which is represented by the projection crack length and comparative S.I.F, ${\Delta}K_v$, shows the more conservative results. Also, its rate is lower than that of the case of the mode I, and this difference decreases with increasing the stress ratio, R.
Ship structures and aircraft structures are consisted of thin sheet alloy, so it is very important to understand the characteristics of fatigue crack propagation of that material and to establish the data base. The data for fatigue crack propagation behavior scatter very much even under identical experimental conditions with constant loading. The behavior of fatigue crack propagation under regular and irregular cyclic loadings is known to be highly affected by complicated factors such as plastic zone developed at the vicinity of crack tip and reduction of cross sectional area. In this paper, the controlled stress amplitude and overload fatigue crack propagation tests have been conducted to investigate the effect of varying factors such as plastic zone size near the crack tip and area reduction factor (AF) on the fatigue crack propagation behavior A better simulation of fatigue crack propagation behavior is found to be obtainable by using Wheeler and Willenborg models with AF effect.
Atomic Force Microscope (AFM) was used to study cross sectional profiles and dimensions of fatigue striations in 2017-T351 aluminum alloy. Their widths (SW) and heights $(SH,\;SH_h)$ were measured from the cross sectional Profiles of three-dimension AFM images. The following results that will be helpful to understand the fatigue crack growth mechanism were obtained. (1) Coincidence of the crack growth rate with the striation width was found down to the growth rate of $10^{-5}$ mm/cycle. (2) The relation of $SH={\alpha}(SW)^{1.2}$ was obtained. (3) The ratio of the striation height to its width SH/SW and did not depend on the stress intensity factor range ${\Delta}K$ and the stress ratio R. From these results, the applicability of the AFM to nano-fractography is discussed.
Gerosa, Riccardo;Rivolta, Barbara;Tavasci, Adriano;Silva, Giuseppe;Bergmark, Anders
한국분말야금학회:학술대회논문집
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한국분말야금학회 2006년도 Extended Abstracts of 2006 POWDER METALLURGY World Congress Part 1
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pp.138-139
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2006
Sintered steels are materials characterized by residual porosity, whose dimension and morphology strongly affect the fatigue crack growth behaviour of the material. Prismatic specimens were pressed at $7.0\;g/cm^3$ from Astaloy CrM powder and sintered varying the sintering temperature and the cooling rate. Optical observations allowed to evaluate the dimensions and the morphology of the porosity and the microstructural characteristics. Fatigue tests were performed to investigate the threshold zone and to calculate the Paris law. Moreover $K_{Ic}$ tests were performed to complete the investigation. Both on fatigue and $K_{Ic}$ samples a fractographic analysis was carried out to investigate the crack path and the fracture surface features. The results show that the Paris law crack growth exponent is around 6.0 for $1120^{\circ}C$ sintered and around 4.7 for $1250^{\circ}C$ sintered materials. The same dependence to process parameters is not found for $K_{Ith}$.
Fatigue tests by axial loading (R=0.1) were carried out to investigate fatigue crack growth properties of small surface cracks in mild steel at room temperature, 250.deg. C and 400.deg. C, by using flat specimens with a small artificial pit. All the data of the fatigue crack growth rate obtained in the present tests are determined as a function of the stress intensity factor range, so that the applicability of liner fracture mechanics to the fatigue crack growth of surface cracks at elevated temperatures is investigated and discussed in comparison with the data of type 304 stainless steel at room temperature and elevated temperature. The obtained results are as follows: 1) Relations of both surface fatigue crack length and its depth to cycle ratio fall within a narrow scatter band in spite of different stress levels. 2) The .DELTA. .sigma. .root. .pi. a-da/dN relation of surface fatigue crack growth at room temperature is independent of the stress level and can be plotted as a straight line at log-log diagram, but the relation at 400.deg. C depends partly on the stress level. 3) Relations of the fatigue crack growth into depth d(2b)/dN and is stress intensity factor range .DELTA. $K_{I}$, accounted for the aspect ratio variation, fall within a narrow scatter band for wide range of the applied stress levels. And .DELTA. $K_{I}$E-d(2b)/dN relations of mild steel at different stress level coincide relatively well with the data of type 304 stainless steel. 4) The value of aspect ratio obtained by a beach mark method and a temper coloring method approaches about 0.9 in common with crack growth and it is independent of stress level and temperatures. 5) The equi-crack length curve is parallel to S-N$_{f}$ curve at elevated temperatures.s.s.s.
In this study, CT specimens were prepared from ASTM SA516 Gr. 70 which was used for pressure vessel plates for room and low temperature service. And we got the following characteristics from fatigue crack growth test carried out in the environment of room and low temperature at $25^{\circ}C,\;-60^{\circ}C,\;-80^{\circ}C\;and\;-100^{\circ}C$ and in the range of stress ratio of 0.05 by means of opening mode displacement. At the constant stress ratio, the threshold stress intensity factor range ${\Delta}K_{th}$ in the early stage of fatigue crack growth (Region I) and stress intensity factor range ${\Delta}K$ in the stable of fatigue crack growth (Region II) was increased in proportion to descend temperature. It assumed that the fatigue resistance characteristics and fracture strength at low temperature is considerable higher than that of room temperature in the early stage and stable of fatigue crack growth region. The straight line slope relation of logarithm $d{\alpha}/dN\;-{\Delta}K$ in Region II, that is, the fatigue crack growth exponent m increased with descending temperature at the constant stress ratio. It assumed that the fatigue crack growth rate $d{\alpha}/dN$ is rapid in proportion to descend temperature in Region II and the cryogenic-brittleness greatly affect a material with decreasing temperature.
In this paper, we investigated the characteristics of fatigue fracture on TB(Tailored Blank) weldment by comparing the fatigue crack propagation characteristics of base metal with those of TB welded sheet used for vehicle body panels. We also investigated the influence of center crack on the fatigue characteristic of laser weld sheet of same thickness. We conducted an experiment on fatigue crack propagation on the base metal specimen of 1.2mm thickness of cold-rolled metal sheet(SPCSD) and 2.0mm thickness of hot-rolled metal sheet(SAPH440) and 1.2+2.0mm TB specimen. We also made an experiment on fatigue crack propagation on 2.0+2.0mm and 1.2+1.2mm thickness TB specimen which had center crack. The characteristics of fatigue crack growth on the base metal were different from those on 1.2+2.0mm thickness TB specimen. The fatigue crack growth rate of the TB welded specimens is slower in low stress intensity factor range$({\Delta}K)$ region and faster in high ${\Delta}K$ region than that of the base metal specimens.
A hybrid composite (APAL;Aramid Patched ALuminum alloy, CPAL;Carbon Patched ALluminum alloy), consisting of a Al 2024-T3 aluminum alloy plate sandwiched between two aramid/epoxy and carbon/epoxy laminate, was developed. Fatigue crack growth behavior was examined at stress ratios of R=0.2, 0.5. The APAL and CPAL showed superior fatigue crack growth resistance, which may be attributed to the crack bridging effect imposed by the intact fibers in the crack wake.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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