In order to determine creep stress intensity limit of high-temperature components, the usefulness of the creep work and time equation, defined as W$\_$c/t$\^$p/ = B(where W$\_$c/ = $\sigma$$\varepsilon$ is the total creep work done during creep, and p and B are constants), was investigated using the experimental data. For this Purpose, the creep tests for generating 1.0% strain for commercial type i16 stainless steel were conducted with different stresses; 160 MPa, 150 MPa, 145 MPa, 140 MPa and 135 MPa at 593$^{\circ}C$. The plots of log W$\_$c/ - log t showed a good linear relation up to 10$\^$5/ hr, and the results of the creep work-time relation for p, B and stress intensity values showed good agreement to those of isochronous stress-strain curves (ISSC) presented in ASME BPV NH. The relation can be simply obtained with only several short-term 1% strain data without ISSC which can be obtained by long-term creep data. Particularly, this relation is useful in estimating stress intensity limit for new and emerging class of high-temperature creeping materials.
To investigate applicability of the reference stress approach as simplified inelastic stress analysis to estimate local creep rupture, detailed finite element stress analyses of a T-piece pipe with different inner pressure and system loading levels are performed. The reference stresses are obtained from the finite element (FE) limit analysis based on elastic-perfectly-plastic materials, from which the local reference stress for creep rupture is determined from R5. The resulting inelastic stresses are compared with elastic stresses resulting from linear elastic FE calculations. Furthermore they are also compared with the stresses from full elastic-creep FE analyses. It shows that the stresses estimated from the reference stress approach compare well with those from full elastic-creep FE analysis, which are significantly lower than the elastic stress results. Considering time and efforts for full inelastic creep analysis of structures, the reference stress approach is shown to be a powerful tool for creep rupture estimates and also to reduce conservatism of elastic stress analysis significantly.
연구로용 우라늄-실리사이드 분산 핵연료에서의 응력 및 변형율 분포를 계산할 수 있는 변형모델을 개발하였다. 이 변형모델은 탄소성이론 및 지수법칙 크리프이론을 기초로 한 것이며, 또한 등방 핵연료팽윤 및 열팽창을 가정하였다. 개발된 모델을 HANARO 및 카나다의 NRU 핵연료에 적용하여 본 결과 핵연료의 변형을 성공적으로 계산하는 것으로 판단되었다. 계산결과에 따르면, 연구로용 우라늄-실리사이드 분산핵연료가 연소할 때 핵연료심에서 가장 중요한 변형기구는 팽윤이며, 피복관에서 가장 중요한 변형기구는 크리프이다. 또한, 피복관에서 원주방향 최대응력은 항상 5 MPa 이하로서 항복응력보다 훨씬 낮게 유지되었다. 여기서 고려한 두 핵연료설계에 대해서 전 연소도 범위에서 핵연료봉의 부피변화는 10% 이하로 예측되었다.
In this report for the assessment of creep properties of high-temperature tube materials in power plants, the long-time($10^4$~105h) creep life prediction by ISM for 2.25Cr1Mo steel was studied. It was clarified experimentally and quantitatively that the newly developed long-time creep life prediction equation was very coincident with the actual experimental data with high confidence, and the model was $t_r=\alpha\varepsilon_0^{\beta}\sigma^{-1}$.
Gas turbine performance is highly dependent on the engine performance which is closely related to the engine materials since they are exposed to severe working environments, i.e, high temperature and high stresses. For this reason, advanced materials with improved properties are required for the engine. The purpose of this research is to develop key materials technologies for aircraft industry and to tester domestic production of related parts. In this paper, the real-time prediction of high temperature creep strength and creep life for nickel-based superalloy Udimet 720(high-temperature and high-pressure the gas turbine engine materials) was performed on round-bar type specimens under pure load at the temperatures of 538, 649 and $704^{\circ}C$.
Super-duralumin has widely been used as the part materials of aerospace and automobile industry because it has high specific strength and also is light. But, we have little design data about the creep behaviors of the alloy. Therefore, in this study, every creep test under four constant stress conditions have been conducted for four temperature conditions. A series of creep tests had been performed to get the basic design data and life prediction of super-duralurnin products and we have gotten the following results. First, the stress exponents showed the descending trend as the test temperatures increase. Secondly, the creep activation energy gradually decreased as the stresses become bigger. Thirdly, the constant of Larson-Miller parameters on this alloy was estimated about 6. And last, the fractographs at the creep rupture showed both the brittle fracture due to the transgranular rupture.
Stainless steel has widely been used in various industrial fields because it has high corrosion resistance. But, we have little design data about the creep life prediction of SUS316L stainless steel. Therefore, in this study, a series of creep tests and study on them under 16 constant stress and temperature combined conditions have been performed to get the creep design data and life prediction of SUS316L stainless steels and we have gotten the following results. First, the stress exponents decrease as the test temperatures increase. Secondly, the creep activation energy gradually decreases as the stresses become bigger. Thirdly, the constant of Larson-Miller parameters on this alloy is estimated about 10. And last, the creep rupture fractographs show the intergranular ductile fracture with many dimples.
지속하중을 받는 철근콘크리트 휨부재는 크리프, 건조수축 등 장기거동에 의하여 처짐이 증가된다. ACI318-08, KCI 2007 등 현행 구조설계기준의 장기처짐 평가방법은 인장 및 압축 철근비, 배근상세, 재료 강도 등 설계변수에 따른 장기처짐의 변화를 합리적으로 고려하기 어렵다. 본 연구에서는 장기거동에 의한 힘의 평형조건과 변형률 적합조건을 사용하여 크리프와 건조수축에 의한 철근콘크리트 균열단면의 장기변형을 예측하는 간략 평가식을 제안하였다. 장기변형 평가 시 콘크리트와 철근은 선형탄성거동을 가정하였고, 시간에 따른 콘크리트와 철근 사이의 응력재분배를 고려하기 위하여 재령보정탄성계수법을 적용하였다. 변수연구 및 검증 결과, 철근콘크리트 휨재의 장기처짐은 설계변수의 영향으로 달라질 수 있고, 제안된 방법은 이러한 장기처짐의 변화를 비교적 정확하게 예측하는 것으로 나타났다.
기존의 다축응력 상태의 콘크리트 크리프 실험으로부터 제안된 푸아송비에 대한 연구결과는 서로 큰 차이를 나타내고 있다. 측정된 변형률로부터 계산된 푸아송비는 작은 실험 오차에 의해서도 매우 민감하며, 이러한 민감성은 푸아송비의 시간에 따른 변화와 응력상태에 따른 경향을 파악하는 데 있어 큰 어려움을 초래한다. 따라서 이러한 연구결과의 불일치를 해결하고 신뢰성 있는 결과를 도출하기 위해서 새로운 분석방법이 요구된다. 이 연구는 다축응력 상태의 크리프 실험결과에 대한 새로운 분석방법으로 미세평면 모델을 적용하였다. 미세평면 상에서 체적과 편차컴플라이언스에 대한 수학적 모델로는 이중지수 법칙을 사용하였다. 체적과 편차성분의 컴플라이언스는 여섯 개의 변수로 구성되며 실험결과를 최적으로 모사하는 변수를 최적화 기법으로부터 구하였다. 여섯 변수에 대한 회귀분석결과로 부터 계산된 푸아송비는 시간에 따라 변화하였다. 또한 시간에 따라 푸아송비가 일정하다는 조건에서 네 변수를 결정하였으며 이 때의 회귀분석결과와 실험 측정값 사이의 오차는 여섯 변수가 사용된 회귀분석결과의 오차에 비해 다소 크게 나타났다. 네 변수에 대한 회귀분석결과로부터 얻은 시간에 따라 일정한 푸아송비는 큰 오차 없이 실제의 구조해석에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.
Creep characteristic is an important failure mechanism when evaluating engineering materials that are soft material as polymers or used as mechanical elements at high temperatures. One of the popular thermo-plastic polymers, Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) which is used broadly for machine elements material, as it has excellent mechanical properties such as impact resistance, toughness and stiffness compared to other polymers, was studied for creep characteristic at different levels of stress and temperatures. From the experimental results, the creep limit of ABS at room temperature is 80 % of tensile strength which is higher than PE and lower than PC or PMMA. Also the creep limits decreased to linearly as the temperatures increased, up to $80^{\circ}C$ which is the softening temperature of Butadiene ($82^{\circ}C$). Also the secondary stage of creep among the three creep stages for different levels of stress and temperature was non-existent which occurred for many metals by strain hardening effect.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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