In this study. CT specimens were prepared from ASME SA5l6 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 $25^{\circ}C$, -3$0^{\circ}C$, -6$0^{\circ}C$, -8$0^{\circ}C$, -10$0^{\circ}C$ and -12$0^{\circ}C$ in the range of stress ratio of 0.1 by means of opening mode displacement. At the constant stress ratio, the threshold stress intensity factor range ΔKsub/th/ in the early stage of fatigue crack growth ( Region I) and stress intensity factor range ΔK 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 da.dN -ΔK in RegionII, 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 da/dN is rapid in proportion to descend temperature in Region II and the cryogenic-brittleness greatly affect a material with decreasing temperature.
Zhang, Peiyao;Guo, Quanquan;Pang, Sen;Sun, Yunlun;Chen, Yan
Nuclear Engineering and Technology
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제54권1호
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pp.357-373
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2022
The high-temperature gas-cooled reactor pebble-bed module project is the first commercial Generation-IV NPP(Nuclear Power Plant) in China. A new joint is used for the vertical support of RPV(Reactor Pressure Vessel). The steel corbel is integrally embedded into the reactor-cabin wall through eight asymmetrically arranged pre-stressed high-strength bolts, achieving the different path transmission of shear force and moment. The vertical monotonic loading test of two specimens is conducted. The results show that the failure mode of the joint is bolt fracture. There is no prominent yield stage in the whole loading process. The stress of bolts is linearly distributed along the height of corbel at initial loading. As the load increases, the height of neutral axis of bolts gradually decreases. The upper and lower edges of the wall opening contact the corbel plate to restrict the rotation of the corbel. During the loading, the pre-stress of some bolts decreases. The increase of the pre-stress strength ratio of bolts has no noticeable effect on the structure stiffness, but it reduces the ultimate bearing capacity of the joint. A simplified calculation model for the elastic stage of the joint is established, and the estimation results are in good agreement with the experimental results.
This study explores the failure mechanisms of 'I' shaped non-persistent cracks under uniaxial loads through a combination of experimental tests and numerical simulations. Concrete specimens measuring 200 mm×200 mm×50 mm were manufactured, featuring 'I' shaped non-persistent joints. The number of these joints varied from one to three, with angles set at 0, 30, 60, and 90 degrees. Twelve configurations, differing in the placement of pre-existing joints, were considered, where larger joints measured 80 mm in length and smaller cracks persisted for 20 mm with a 1 mm crack opening. Numerical models were developed for the 12 specimens, and loading in Y-axis direction was 0.05 mm/min, considering a concrete tensile strength of 5 MPa. Results reveal that crack starting was primarily influenced by the slope of joint that lacks persistence in relation to the loading direction and the number of joints. The compressive strength of the samples exhibited variations based on joint layout and failure mode. The study reveals a correlation between the failure behavior of joints and the number of induced tensile fracture, which increased with higher joint angles. Specimen strength increased with decreasing joint angles and numbers. The strength and failure processes exhibited similarities in both laboratory testing and numerical modeling methods.
저속시험 및 약 11.4m/s까지의 고속시험을 받는 다방향 탄소섬유/에폭시 복합적층판의 층간파괴거동에 대해 양외팔보(DCB)시험편을 이용하여 연구했다. 모드I의 하중을 1.0m/s이상으로 가한 결과 하중-시간곡선에 동적효과가 발생하여, 시험속도에 비례하는 단순관게식으로 예상되는 것보다 더 큰 균열속도가 나타났다. 시험편 개구변위와 균열길이만을 사용하는 수정된 선형보해석식은 동적인 층간파괴에너지$G_{IC}$를 평가하기 위해 유효했다. 또한 굽힘탕선계수의 실측값은 시험속도의 증가에 다라 증가했는데, 이를 $G_{IC}$의 평가시에 고려했다. 시험속도가 1.0m/s까지 증가할 때, 균열개시 및 정지시의 $G_{IC}$값은 변화가 없었으나, 11.4m/s의 속도에서 최대 GIC값은 섬유가교효과의 증대로 크게 증가했다. 또한 초기균열길이가 길수록 고속시의 최대GIC값은 저하했다.
AISI 4130 금속재를 사용한 균열 컴팩터 인장시편의 파괴거동이 음향방출(AE) 및 초음파 C-scan을 이용하여 조사되었다. 모든 시편들을 특정 수준의 하중까지 증가시키면서, 크랙 개구변위 (COD)와 더불어 여러가지의 음향방출 인자들을 얻었다. 크랙 선단의 크랙 개구변위와 손상(소성)역을 계산하기 위하여 탄소성 유한요소 해석이 수행되었다. 펄스-반사, 침수형으로한 초음파 C-scan은 손상역 크기와 상사시키기 위하여 행해졌다. 유한요소 해석 결과와 측정된 크랙개구변위는 만족할 정도로 일치하였다. 음향방출 결과에서, 시험시편들은 연성거동을 나타내었다. 총 사상수대 크랙 개구변위의 기울기는 크랙 개시점을 결정하는 데에 유용하였다. 예비 시험적인 C-scan 화상은 손상역의 초음파 진폭변화를 보여주었고, 손상역의 형상 및 크기가 유한요소 결과와 정성적으로 부합되었다. 손상역 크기에 관한 추가적인 연구가 요약되었다.
In this study, CT specimens were prepared from Pressure Vessel Steel 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 $25^{\circ}C$, -3$0^{\circ}C$, -6$0^{\circ}C$, -10$0^{\circ}C$ and -12$0^{\circ}C$ and in the range of stress ratio of 0.05 and 0.3 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 descent 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 da/dN $-{\Delta}K$ in Region II, that is, the fatigue crack growth exponent m increased with descending temperature at the constant stress ratio. It was assumed that the fatigue crack growth rate da/dN in proportion to descending temperature in Region II and the cryogenic-brittleness greatly affect a material with decreasing temperature.
Rencentely, the request for the light weight is more incresed in the area of industrial environment and machinery and consistent effort is needed to accomplish high strength of material for the direction of light weight. we got the following characteristic from crack growth test carried out in the range of stress ration of 0.1, 0.3 and 0.6 by means of opening mode displacement. At the content stress ratio, the threshold stress intensity factor crack range ${\Delta}K_{th}$in the early stage of fatigue crack growth (Region I) and dtress intensity factor range ${\Delta}K$ in the stable of fatigue crack growth (Region II) with an increase in ${\Delta}K$. Fatigue life shows more improvement in the Shot-peened material than in the Un-peening material. And compressive residual stress of surface on the Shot peening processed operate resistance force of fatigue. So we can obtain fallowings. (1) The fatigue crack growth rate on stage II is conspicuous with the size of compressive residual stress and is depend on Paris equation. (2) Although the maxium compressive residual stress is deeply and widely formed from surface, fatigue life does not improve than when maxium compressive residual stress is formed in surface. (3) The threshold stress intensity factor range is increased with increasing compressive residual stress.
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 study, CT specimens were prepared hem ASTM SA516 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 $25^{\circ}C$, -3$0^{\circ}C$, -6$0^{\circ}C$, -8$0^{\circ}C$, -l$0^{\circ}C$ and -l2$0^{\circ}C$ and in the range of stress ratio of 0.1, 0.3 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 da/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 da/dN is rapid in proportion to descend temperature in Region H and the cryogenic-brittleness greatly affect a material with decreasing temperature.
In this study, CT specimen were prepared from Pressure Vessel Steel 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 $25^{\circ}C$, -3$0^{\circ}C$, -6$0^{\circ}C$, -8$0^{\circ}C$, -10$0^{\circ}C$ and -12$0^{\circ}C$ and in the range of stress ratio of 0.05 and 0.3 by means of opening mode displacement. At the constant street ratio, the threshold stress intensity factor range ΔK$_{th}$ in the early stage of fatigue crack growth(Region I) and stress intensity factor range ΔK 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 do/dN -ΔK in RegionII, that is, the fatigue crack growth exponent m increased with descending temperature at the constant stress ratio. It was assumed that the fatigue crack growth rate do/dN is rapid in proportion to descending temperature in Region IIand the cryogenic-brittleness greatly affect a material with decreasing temperature.e.greatly affect a material with decreasing temperature.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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