현재까지 SFCP 해석법은 기초단계에 있으며, 아직도 정립된 방법이 없는 것이 사실이다. 따라서, 이 분야에는 많은 개선을 필요로 하고 있다. 이와 같은 개선은 이론적인 연구뿐만이 아니라, 실험적인 연구가 바탕이 되어야 라며, 동시에SFCP에 영향을 주는 초기균열의 변동성, 하중의 변동성 등을 정확한 모델링 방법에 대한 연구가 병행되어야 한다. 그리고 더 나아가서 실제 구 조물에서 피로파괴에 영향을 주는 중요한 요소인 잔류응력, 부식 등의 고려하는 방법에 관한 연구가 수행 되어져야 할 것이다. 또한, 지금까지의 연구가 주로 구조부재에 하나의 균열이 존 재한다는 가정을 내포하고 있는데, 실구조물에 적용하기 위해서는 여러개의 균열이 동시에 존 재하는 경우에 대한 연구와 균열이 성장하면서 합체(coalescence)하는 경우에 대한 연구도 수행 되어야 한다. 이와 같은 연구가 꾸준히 진행되어 소기의 성과를 거둠으로써, 구조물의 피로파괴 확률을 정확하게 추정할 수 있을 것이며, 이에 따라 합리적인 설계가 가능해질 것이다.
실온에서 인코넬 718의 UNSM(Ultrasonic nanocrystal surface modification)처리재, 수소취화재(100 bar, $300^{\circ}C$에서 120 h) 및 수소취화재의 UNSM처리재의 회전굽힘피로시험에 의해 얻어진 결과, 수소취화재는 미처리재의 S-N곡선보다 피로수명이 약 10~20 % 감소하며 부식피로나 비철재료처럼 피로한도 없이 점진적으로 감소하였다. 표면균열수는 수소취화의 영향으로 평균입경($13{\mu}m$)보다 작은 균열의 비율이 약 80 %를 차지하였다. 결정입계, 표면 흠 등에 수소침투에 의한 취화현상으로 티어링(tearing)하면서 복수로 발생한 작은 표면균열은 불규칙적으로 분포하며 티어링하면서 성장, 합체되어 피로수명이 감소하는 것으로 추정된다. 미처리재에 비해서 UNSM처리재의 피로수명은 전 영역에서 크게 증가하였고, 수소취화된 시험편을 UNSM 처리한 후 피로시험을 실시하면 700 MPa에서 10배 이상, 600 MPa에서 20배 이상 증가하였다.
Antifatigue failure technology take an important part of current industries. Currently, the shot peening is used for removing the defect from the surface of steel and improving the fatigue strength on surface. Therefore, this paper the effect of compressive residual stress and corrosion of spring steel(SAE 5155)by shot-peening on fatigue crack growth characteristics in stress ratio(R=0.05)was investigated with considering fracture mechanics. By using the methods mentioned above, We arrived at the following conclusions. The fatigue crack growth rate(da/dN) of the shot-peening material was lower than that of the un-peening material. And in stage I, ${\Delta}Kth$, the threshold stress intensity factor, of the shot-peen processed material is high in critical parts unlike the un-peening material. Also m, fatigue crack growth exponent and number of cycle of the shot-peening material was higher than that of the un-peening material. That is concluded from effect of da/dN. Finally fracture of shot-peening material and un-peening material was identified and discussed in this study.
In this study, corrosion fatigue test of SAPH45 steel was performed by the use of plane behavior of base metal (BM) and heat affected zone (HAZ) of SAPH45. The main results obtained are as follows: 1) The more aspect ratio (b/t) of corner crack decreases, the more aspect ratio (b/a) takes greatly effect by corrosion. 2) The correlation between the stress intensity factor range ($\Delta$k) and crack growth rate (da/dN) for weldment in seawater is given by Paris rule as follow: da/dN=C($\Delta$K) super(m). Where m is constant, and the value is 3.82-3.84. 3) The accelerative factor ($\alpha$) of BM and HAZ under seawater is about 1.1-1.9, and ($\alpha$) of HAZ increases more and more under the low $\Delta$K region. 4) HAZ is more susceptible to corrowion than BM because of potential of electrode (E sub(c)) of HAZ becomes more less noble potential than that of BM.
Mechanical components that support structures in aerospace and power generation industries require high-strength materials. Particularly, in the aerospace industry, aluminum alloys, titanium alloys, and composite materials are increasingly used due to their high maneuverability and durability to withstand low temperature extreme environments; however, ultra-high-strength steel is still used in key components under heavy loads such as landing gears. In this paper, the fault cause analysis and troubleshooting of aircraft parts made of ultra-high-strength steel (300M) broken during normal operation are described. To identify the cause of the defect, a temporary inspection of the same aircraft was performed, and material testing, non-destructive inspection, microstructure examination, and fracture area inspection of the damaged parts were performed. Fracture analysis results showed that a crack in the shape of a branch developed from the tool mark in the direction of the intergranular strain. Based on the results, the cause of fracture was confirmed to be stress corrosion.
The horizontal corrosion fatigue tester has been developed for investigating environmental strength. Using this tester, we investigated about corrosion fatigue caracteristics for A106-Gr B steel weldments in 3.5% synthetic seawater and room temperature. Considered parameter is only frequency of 1, 3 and 5Hz.. and Corrosion fatigue crack length was measured by DC potential difference method. From the results, we could find that the horizontal corrosion fatigue tester could be well applied to estimation of fatigue strength. and, In case of 5Hz., corrosion fatigue crack growth pate of A106-Gr B steel weldment was transgranular, and of 1 and 3Hz. showed that transgranular and interfranular was mixed. Also, Material constants of corrosion fatigue crack growth estimated in each frequency were C=9.33$\times$$10^{-9}$ and m=2.93 in 1Hz., C=9.77$\times$$10^{-10}$ and m=3.47 in 3Hz., C=1.02$\times$$10^{-10}$ and m=4.05 in 5Hz
In this study, corrosion fatigue characteristics of CF8M and CF8A steel were investigated on the simulated PWR condition(Temp.:$316^{\circ}C$, Pres.: 15:MPa). To make the simulated PWR condition. the special test machine consisted of INSTRON, Autoclave, LOOP and Measurement system was developed. As ${\Delta}K$ is ranged from 11 to $20MPa{\sqrt{m}}$, Crack growth rate of PWR condition is faster than air condition. Above $20MPa{\sqrt{m}}$, the crack growth rate of PWR and air condition is similar. Corrosion fatigue characteristics regardless of the ferrite contents($10{\sim}25wt.%$) is not different. After the test, the fracture surface of specimens was examined. It was difficult to verify the fracture modes such as striation, intergranular crack and cleavage and so on. As the ferrite content of CF8M is increased, the more particles covered fracture surface were peeled.
The effect of weld improvement on the corroded fatigue life of welded structures was investigated. Toe grinding, TIG dressing and weld profiling were used as the geometric improvement methods. Fatigue tests under the corroded condition in artificial seawater were carried out to investigate the corrosion fatigue behavior of API 2W Gr.50T steel plate produced by POSCO. The test results in weld improved conditions were compared with those in as-welded condition. The test results were also compared with the design curves in UK DEn Class F. Corroded fatigue life of weld improved specimens was longer than that of as-welded specimen. Especially, the corroded fatigue life exceeded the mean SN curve in air of UK DEn Class F.
선체구조는 많은 수의 구조부재로 이루어져 있으며, 구조물의 안정성을 확보하기 위해 모든 부위의 검사를 위해서는 경제적, 사회적인 많은 비용이 필요하므로, 검사시기 및 검사방법의 최적화는 선체구조의 안정성확보 및 경제적 관점에서 매우 중요한 부분이 되고 있다. 선체구조 손상중 많은 부분이 균열이며 이러한 미세한 균열이 성장하여 대규모 파괴로 진전되기 전에 검사를 통하여 균열을 검출하고 수리하는 과정을 Markov 연쇄모델에 의해 이상화 시켰으며, 검사 계획안의 최적화는 유전적 알고리즘을 통하여 구현하였다. 특히 선박은 부식환경하에서 운항하므로 부식에 의한 선체구조부재의 치수가 감소하기 때문에 응력이 변하고 균열진전의 확률적인 특성 또한 변한다. 정상 Markov 연쇄모델로서는 이러한 부식에 의한 영향을 고려할수 없기 때문에 비정상 Markov 연쇄모델에 의해 부식의 영향을 고려하였다. 여러개의 부재군에 대한 검사 계획안의 최적화에 대하여 수치계산을 실시하여 그 특성을 비교하였고, 부식영향하의 부재군에 대하여 검사기간중에 발생되는 고정비용의 정도에 따른 경제성 분석 및 목표 파괴확률의 정도에 따른 검사계획의 차이를 살펴보았다. 수치계산 예를 통하여 전체비용을 줄이기 위해서는 피로수명이 짧은 부재군에 대한 피로수명을 향상시키는 방안이 가장 효율적임을 알 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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