Several cell models, so-called local approach, have been proposed as engineering approaches to numerically simulate ductile fracture characteristics. In this paper, two- and three-dimensional finite element analyses incorporating both modified GTN and Rousselier models were carried out. Smooth and notched bars and CT25 specimens were assessed for StE460 and DIN22NiMoCr37 materials which were quoted from previous researches. Micro-mechanical parameters used in the assessment were established by fitting the numerical results with the experiments, and J-R curves derived from the simulations were found to be in good agreement with the corresponding experimental results.
To better understand the fundamental problems of the true micro-damage in medium-grained granite under uniaxial compressive stress, micro-damage localization, initiation and propagation have been observed in a great detail in contact portion of two grains such as quartz and feldspar. For this purpose, new experimental system allowing us to observe the micro-damaging process continuously was developed. Earlier studies used the specimens of unloaded state and it is difficult to visualize stress-induced microcracks under unloading state. Thus, direct observation under loading state is very important for understanding the true micro-damage process. The results explain well the mechanism of micro-damage at two grains, and mechanics of the micro-damage is clarified well by Hertzian fracture mechanics.
This paper deals with the micro-surface-cracks behavior on the unnotched smooth specimens of Type 304 stainless steel at $593^{\circ}C$ in air under creep and creep-fatigue conditions that have 10 mim and 1 min load holding times respectively. The behaviors of the micro-surface-cracks have been visualized by means of surface replica method and optical micro-photography. The quantitative characteristics of initiation, growth and coalescence of micro-surface-cracks have been investigated by observing and measuring the crack growth behaviors. some of the important results are as follows: Main crack initiates at grain boundary in the early stage(10 to 20%)of its life time and grows through coalescence and finally leads to fracture. The distribution of micro-surface-crack length, 2a, can be plotted against the composite Weibull distribution. The growth rate of the main crack can be plotted against the stress intensity factor, crack tip opering displacement and J integral.
Park, Jin-Hong;Bae, Ji-Yong;Shin, Jae-Bum;Jeon, In-Su
Proceedings of the KSME Conference
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2008.11a
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pp.1301-1302
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2008
In this study, the fracture strength for fracture mechanism porous calcium phosphate made from sintered with ${\beta}$-tricalcium phosphate obtained by wet precipitation procedure is analyzed using finite element method and experiment measurement. First, three $3{\times}3{\times}3mm^3$ and $5{\times}5{\times}5mm^3$ specimens are prepared and tomographic images of one $5{\times}5{\times}5mm^3$ specimen are obtained by micro focus X-ray CT. The compression tests using the specimens are carried out to measure the elastic modulus and fracture strength to analyze the fracture mechanism of porous calcium phosphate specimen. The tomographic images are reconstructed by 3D reconstruction program. The finite elements are directly built up in the reconstructed specimen. The numerical simulation for the compression tests is performed using the element. The mechanism of calcium phosphate of simulation are obtained by the compression tests using there cylindric specimen of height 19.5 mm and diameter 10 mm. From the results, the applicability of porous calcium phosphate is evaluated to care fracture and vacant bone of a patient as the reinforcement material.
Sintering condition and various chemical composition of bond materials for micro-blades were studied. The methods mixing of pure powders and using pre-alloyed powders for compaction and sintering were compared and optimized in terms of the evaluation of bending strength and fractographic study. The effect of the amount of graphite as a lubricant and diamond abrasive on the strength of sintered bond materials and fracture toughness was investigated. The strength decreased with increasing the amount of graphite and diamond abrasive.
In this study, we conducted experimental tests to evaluate fracture behaviors of fresh-butt welded metal by Acoustic Emission technique. We selected similar welding and dissimilar welding process, the one welded for SM45C, SS41 and SUS304 of each material, the other for SM45C and SS41, SM45C and SUS304 and SS41 and SUS304. The fracturing processes of weld metal were estimatied through the fracture toughness test with compact tension specimens and fractography analysis. In ASTM test method E-399, type I curves for materials of this study were obtained by load-cod diagram of fracture toughness test. and 5% offset load( $P_{5}$) was estimated as the estimated crack initial load( $P_{Q}$), The estimated crack initial load( $P_{Q}$) of similar welding materials generally lower than base matal, and then SM45C appeared greatly in decreasing rate of PB, SS41 and SUS304 appeared in order. $P_{Q}$ of dissimilar welding materials were lower than the similar welding materials. $P_{Q}$ of welding of SM45C and SS41 appeared in small, SUS304 and SS41 appeared greatly in dissimilar welding materials. In fracture toughness test, AE counts increased before the inflection point of the slope, decreased after that. It was found that increasing of AE counts were due to the microcrack formation at the crack tip near the $P_{5}$ point through AE data. For welding materials in this study, both low and high AE amplitude appeared simulataneously. It was confirmed that the low AE amplotude was due to formation of micro void, micro crack or micro dimple, the high AE amplitude was caused by microvoid coalescence and quasi-cleavage fracture through analyses of fractograpy.apy.apy.apy.
The fracture energy evaluated from the previous experimental results can be simulated by using the modified singular fracture process zone (S-FPZ) model. The fracture model has two fracture properties of strain energy release rate for crack extension and crack close stress versus crack width relationship $f_{ccs}$ ( w ) for fracture process zone (FPZ) development. The $f_{ccs}$( w ) relationship is not sensitive to specimen geometry and crack velocity. The fracture energy rate in the FPZ increases linearly with crack extension until the FPZ is fully developed. The fracture criterion of the strain energy release rate depends on specimen geometry and crack velocity as a function of crack extension. The variation of strain energy release rate with crack extension can explain theoretically the micro-cracking, micro-crack localization and full development of the FPZ in concrete.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.31
no.5
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pp.550-555
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2007
The effective fracture toughness testing of materials intended for application in Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) devices is required in order to improve understanding of how micro sized material used in device may be expected to perform upon the micro scale. ${\gamma}$-TiAl based materials are being considered for application in MEMS devices at elevated temperatures. Especially, in Alloy 4, both ${\alpha}_2$ and ${\gamma}$ lamellae were altered markedly in 3,000 h, $700^{\circ}C$ exposure. Parallel decomposition of coarse ${\alpha}_2$ into bunches of very fine (${\alpha}_2+{\gamma}$) lamellae. Parallel decomposition of coarse ${\alpha}_2$ into bunches of very fine (${\alpha}_2+{\gamma}$) lamellae. The materials were examined 2 types Alloy 4 on heat exposed specimen($700^{\circ}C$, 3,000 h) and no heat exposed one. Micro sized cantilever beams were prepared mechanical polishing on both side at $25{\sim}30{\mu}m$ and electro final stage polishing to observe lamellar orientation of same colony with EBSD (Electron Backscatter Diffraction Pattern). Through lamellar orientation as inter-lamellae or trans-lamellae, Cantilever beam was fabricated with Focused Ion Beam(FIB). The directional behavior of the lamellar structure was important property in single material, because of the effects of the different processing method and variations in properties according to lamellar orientation. In MEMS application, it is first necessary to have a reliable understanding of the manufacturing methods to be used to produce micro structure.
The micro-structural changes, strength characteristics, and micro-fractural behaviors at the joint interface between a Sn-4.0wt%Ag-0.5wt%Cu solder ball and UBM treated by isothermal aging are reported. From the reflow process for the joint interface, a small amount of intermetallic compound was formed. With an increase in the isothermal aging time, the type and amount of the intermetallic compound changed. The interface without an isothermal treatment showed a ductile fracture. However, with an increase in the aging time, a brittle fracture occurred on the interface due mainly to the increase in the size of the intermetallic compounds and voids. As a result, a drastic degradation in the shear strength was observed. From a microshear test by a scanning electron microscope, the generation of micro-cracks was initiated from the voids at the joint interface. They propagated along the same interface, resulting in coalescence with neighboring cracks into larger cracks. With an increase in the aging time, the generation of the micro-structural cracks was enhanced and the degree of propagation also accelerated.
Objectives The aim of this study is to evaluate the fracture healing effect of Jinmu-tang (JM) on femur fractured rats. Methods Rats were randomly divided into 5 groups (normal, control, positive control, JM extract with low concentration and JM extract with high concentration). All group except normal group went through both femur fracture. Normal and control group received no treatment at all. Positive control group were medicated with tramadol (20 mg/kg) once a day for 14 days. Experimental group was orally medicated with JM extract (10 mg/kg for low concentration, 50 mg/kg for high concentration) once a day for 14 days. In order to investigate fracture healing process, plasma and serum were obtained. Also, micro-computed tomography was conducted to see the frature site visually. Immunohistochemistry for transforming growth factor-β1, Ki67, alkaline phosphatase, runt-related transcription factor 2, receptor activator of nuclear factor kappa-β, tartrate resistant acid phosphatase was conducted to observe bone healing progress after 14 days since fracture occured. Aspartate aminotransferase, alanine aminotransferase, blood urea nitrogen and creatinine levels were measured in plasma, for hepatotoxicity and nephrotoxicity of JM extract. Osteocalcin was measured to observe activity of osteoblast. Results Through Micro-CT, more fracture healing was observed on both experimental group than control and positive control group. Through Hematoxylin & Eosin and safranin O staining showed bone cell proliferation and bone formation in the experimental group. RANK was significantly increased in the experimental groups. JM with high concentration showed statistically significant of TGF-β and Osteocalcin. NO, TRAP and ALP were not significantly changed. Liver toxicity was not significantly observed. Creatinine significantly increased in both experimental groups after 28 days. Conclusions As described above, JM extract showed anti-inflammatory effect, promoted fracture healing by stimulating the bone regeneration factor, and showed little hepatotoxicity and nephrotoxicity. In conclusion, JM extract can promote fracture healing and it can be used clinically to patients with fracture.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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