Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.2
no.3
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pp.53-61
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1978
This study has been concentrated on the relations between the crack growth rate and the stress intensity factor, the fatigue limit and finally on the condition of the crack propagation along the laminated cross section of the laminated steel under the repeated plane bending through tests. The following results are obtained. 1. The fatigue limit of the laminated steel is higher than the single steel 2. The realtion between the fatigue crack growth rate, dL/dN and Stress intensity factor are ; dL/dN = 2.14 * 10$^{-11}$$K^{2.95}$ for SUP 9 dL/dN = 1.70 * 10$^{-11}$$K^{2.95}$ for SMS dL/dN = 9.77 * 10$^{-11}$$K^{2.95}$ for SPMS dL/dN = 3.57 * 10$^{-8}$$K^{1.53}$ for SPMM dL/dN = 5.5O * 10$^{-8}$$K^{1.53}$ for MLD 3. The crack propagation of the laminated steel also tends to be completed through 3 steps; The first step proceeds swiftly, in a second slowly for a long time and last very rapidly for a short moments.
The hybrid composite materials are recently used in many field as an advanced material due to their high resistance to fracture. However, hybrid composite materials have several problems, especially delamination, compared with homogeneous materials such as an aluminum alloy, etc. In this study, we carried out the tensile test to study the tension failure appearances and tensile ultimate strength of CFRP/Al/CFRP hybrid composite materials. The CFRP material used in the experiment is a commercial material known as CU175NS in unidirectional carbon prepreg. Also Al/CFRP/Al hybrid composites with three kind length of a single edge crack were investigated for the relationship between an aluminium volume fraction and a crack length. The crack length was measured by a traveling microscope under a universal dynamic tester. Futhermore the stress intensity factor behavior was examined according to a volume fraction and an initial crack length ratio to a width.
FFP(Fitness For Purpose) type defect assessment methodologies based on ECA(Engineering Critical Analysis) have been established and are in use for the structural integrity evaluation of gas pipelines. ECA usually includes the fracture mechanics analysis, and it assumes that J-integral uniquely characterizes crack-tip stress-strain fields. However, it has been shown that it is not sufficient to characterize the crack-tip field under low levels of constraint with a single parameter. Since pipeline structures are made of ductile material, locally loaded in tension, cracks may experience low level of constraint, and therefore, J-dominance will be lost. For this reason, the level of constraint must be quantified to establish a precise assessment procedure for pipeline defects. The objective of this paper is to Investigate the fracture behavior of a crack in gas pipeline by quantifying the level of constraint. For this purpose, tensile tests and CTOD tests were performed at room temperature$(24^{\circ}C)$ and low temperature$(-40^{\circ}C)$ to obtain the material properties. J-Q analyses were performed for SENB and SENT specimens based on 2-D finite element analyses, in order to investigate the in-plane constraint effects on pipeline defects.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.30
no.10
s.253
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pp.1255-1260
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2006
To maintain the structural integrity of steam generator tubes, 40% of wall thickness plugging criterion has been developed. The approach is for the steam generator tube with single crack, so that the interaction effect of multiple cracks can not be considered. Although, recently, several approaches have been proposed to assess the integrity of steam generator tube with two identical cracks whilst actual multiple cracks reveal more complex shape. In this paper, the coalescence pressure of steam generator tube containing multiple cracks of different length is evaluated based on the detailed 3-dimensional (3-D) elastic-plastic finite element (FE) analyses. In terms of the crack shape, two collinear axial through-wall cracks with different length were considered. Furthermore, the resulting FE coalescence pressures are compared with FE coalescence pressures and experimental results for two identical collinear axial through-wall cracks to quantify the effect of crack length ratio on failure behavior of steam generator tube with multiple cracks. Finally, based on 3-D FE results, the coalescence evaluation diagrams were proposed.
The thermal fatigue behavior of alumina ceramics was investigated by water quenching method. Single-quench thermal shock tests were performed to decide the critical thermal shock temperature difference ($\Delta$Tc) which was found to be 225$^{\circ}C$ Cyclic thermal shock fatigue tests were performed at temperature diff-erences of 175$^{\circ}C$, 187$^{\circ}C$ and 200$^{\circ}C$ respectively. After cyclic thermal shock fatigue test the distributions of retained strength and crack were observed. Retained strength was measured by four point bending method and crack observation method bydye penetration. In terms of the retained strength distribution the critical number of thermal shock cycles(Nc) were 7 for $\Delta$T=200$^{\circ}C$, 35 for $\Delta$T=187$^{\circ}C$ and 180for $\Delta$T=175$^{\circ}C$ respec-tively. In terms of the crack observation the critical number of thermal shock cycles were 5 for $\Delta$T==200$^{\circ}C$ 20 for $\Delta$T==187$^{\circ}C$ and 150 for $\Delta$T=175$^{\circ}C$ respectively. The difference of Nc investigated by two different methods is due to the formation of the longitudinal cracks which had no effect on the four point bending strength. Therefore the thermal fatigue behavior of alumina ceramics could be more accurately described by the crack observation method than the retained strength measurement method.
This study was carried out to investigate the fracture criterion of glulam. The mixed mode fracture of glulam was investigated by means of single edge notched specimens with various crack inclination in the longitudinal-radial plane. While fracture of wood is not completely understood, the study on linear-elastic fracture mechanics is a rational and valuable tool for studying the strength behavior of glulam. The results are summarized as follows : 1. Glue line has no effect on fracture strength. 2. There is a definite interaction between fracture toughness $K_I$ and $K_{II}$ during the mixed mode fracture of glulam. Several criterions for mixed mode failure were compared. The criterion was expressed in the following form: $(\frac{K_I}{K_{IC}})^2+(\frac{K_{II}}{K_{IIC}})^2=1$ 3. As crack inclination increases, $K_{IC}$ value and $K_{IIC}$ value decreases. The equations relating crack angle to $K_{IC}$ and $K_{IIC}$, respectively, were obtained as follows; $K_{IC}$ = -77.42${\gamma}$+153.72 ($R^2$ = 0.78) $K_{IIC}$ = -9.17${\gamma}$+34.90 ($R^2$ = 0.48)
Lee Dong-Woo;Hong Soon-Hyeok;Cho Seok-Swoo;Joo Won-Sik
Journal of Mechanical Science and Technology
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v.19
no.7
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pp.1393-1404
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2005
Fatigue crack growth and life have been estimated based on established empirical equations. In this paper, an alternative method using artificial neural network (ANN) -based model developed to predict fatigue damages simultaneously. To learn and generalize the ANN, fatigue crack growth rate and life data were built up using in-plane bending fatigue test results. Single fracture mechanical parameter or nondestructive parameter can't predict fatigue damage accurately but multiple fracture mechanical parameters or nondestructive parameters can. Existing fatigue damage modeling used this merit but limited real-time damage monitoring. Therefore, this study shows fatigue damage model using backpropagation neural networks on the basis of X -ray half breadth ratio B / $B_o$, fractal dimension $D_f$ and fracture mechanical parameters can estimate fatigue crack growth rate da/ dN and cycle ratio N / $N_f$ at the same time within engineering limit error ($5\%$).
Bo Zhang;Jiancheng Zhang;Piaoyang Zhu;Jinglong Li;Biao Li;Haibo Li
Geomechanics and Engineering
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v.39
no.1
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pp.43-54
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2024
Cross-flaws are frequently encountered in practical rock engineering projects near horseshoe-shaped cavities, and their presence can significantly impact the failure mode of these cavities. This study utilizes a combination of laboratory experiments and numerical simulations to investigate the influence of cross-flaws on the failure mode of a horseshoe-shaped cavity. During the experimental tests, we varied the length of secondary flaw and the angle of the cross-flaws in the specimens, followed by subjecting them to biaxial compression. Our experimental results show that when the angle α between the primary and the secondary flaws is small (0° and 45°), only one crack is initiated at the vault of the cavity, resulting in a shear failure mode. Conversely, when the angle α is large (90° and 135°), two cracks are more likely to initiate at the vault of the cavity, leading to the failure mode of falling blocks in the surrounding rock. Furthermore, the circumferential stress at the cavity vault from numerical simulations results is consistent with this observed phenomenon. When the angle α is small, only one circumferential tensile stress concentration is observed at the cavity vault, resulting in the initiation of a single crack. In contrast, when the angle α is large, two stress concentrations appear at the vault of the cavity, leading to the initiation of two cracks from these locations.
The single transformer appeared the electro-magnetic force must be constructed to support it. it must construct the single transformer to supporting the electro-magnetic force appeared by the cut-off current. the problem is that the electro-magnetic occurs the modification of the single transformer and an serious accident. In the case of the molding-transformer, the part of the molding cast used in the construction occurs the crack, because of the strong force. therefore, in this paper, the molding material used in the molding-transformer is settled by comparing the results from commercial soft ware of F.E.M and a out-equipment circuit.
The damage zone around a crack tip occurring before the fracture is a significant domain. which affects the toughening mechanism of materials. In this study. the growth process of damage zone in the vicinity of crack tip for rubber-modified epoxy resin is investigated using an acoustic emission(AE) analysis. The weight fractions of rubber(CTBN 1300$\times$B) in rubber-modified epoxy resin are 5 wt% and 15 wt%. The fracture toughness($K_{IC}$) and the fracture energy($G_{IC}$) were measured using 3 point bending single-edge notched specimens. The damage zone and rubber particles distributed around the crack tip were observed by a polarized optical microscope and an atomic force microscope(AFM). The damage zone around crack tip of rubber-modified epoxy resin was formed at 13 % loading and developed until 57 % loading of the fracture load. The crack initiated at 57 % loading grew repeatedly in the stick-slip propagation behavior. Based on time-frequency analysis, it was confirmed that AE signals with frequency bands of 0.15~0.20 MHz and 0.20~0.30 MHz were generated from cavitation and stable/unstable cracking inside the damage zone.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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