• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.35 no.4
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• pp.375-381
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• 2011

The primary aim of this study is to investigate the probabilistic characteristics of the fatigue parameters that describe the fatigue crack growth behavior in magnesium alloy. Statistical fatigue crack propagation experiments have been performed on rolled AZ31 magnesium alloy CT specimens with different specimen thickness, load ratio, and maximum load at ambient temperature in a laboratory. Using the statistical fatigue data obtained from these experiments, the goodness-of-fit of the probability distribution of the fatigue behavior parameters is evaluated in this study by performing statistical analyses. The crack growth rate coefficient is a fatigue parameter having a very large COV(Coefficient of Variation), but the variation of a crack growth rate exponent is not substantial. It is considered that a crack growth rate exponent can be a material constant. It is also found that the best fit probability distribution of the parameters such as the crack growth rate coefficient and crack growth rate exponent for a magnesium alloy is a three-parameter Weibull distribution, and two-parameter Weibull distribution is a good distribution only for the crack growth rate coefficient.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.16 no.4 s.97
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• pp.13-18
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• 1999

섬유강화금속적층재(Fiber Reinforced Metal Laminates. FRMLs)는 고강도금속과 섬유강화복합재료(Fiber Reinforced Composite Materials)를 적층한 새로운 종류의 하이브리드 재료이다. 국산 아라미드 섬유인 헤라크론(Heracron, 코오롱)과 국내 복합재료 제작기술(한국화이바)을 사용하여 섬유강화금속적층재를 제작하고, 이를 HERALL(Heracron Reinforced Aluminum Laminate)이라 명명하였다. HERALL(Heracron Reinforced Aluminum Laminate)의 피로균열성장특성 및 피로균열진전 방해기구를 ARALL(Aramid-fiber Reinforced Aluminum alloy Laminates) 및 Al 2024-T3과 비교해석하였다. HERALL과 ARALL은 균열진전을 저지하는 아라미드 섬유로 인해 뛰어난 피로균열성장특성 및 피로저항성을 보여주었다. 아라미드 섬유의 균열브리드징으로 인한 $K_{max}$의 감소량과 Al 2024-T3의 균열닫힘으로 인한 $K_{max}$의 증가량을 구할 수 있는 응력-COD법을 사용하여 실제로 균열성장에 영향을 준 유효응력확대계수범위를 측정하였다. 균열선단으로부터 균열을 가공하면서 COD 변화량을 측정하여 균열브리징 영역을 구하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.42.1-42.1
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• 2009

오스테나이트 스테인리스강은 우수한 내식성 및 기계적 특성으로 인해 구조용 재료로 널리 사용되고 있다. 표준원전 경수로의 경우 가압기 밀림관소재로 Nb 안정화 오스테나이트 스테인리스강인 type 347 스테인리스강이 사용되고 있다. 그러나 원전배관에서는 운전중 배관내 온도편차에 의한 열응역과 하중변화에 의한 기계적하중에 의해 피로손상을 받는다. 일반적으로 범용 오스테나이트 스테인리스강(AISI 304, 316)의 피로균열 성장거동에 대한 연구결과는 국내외적으로 다수 축적되어 있으나 type 347 탄소, 질소 함량에 따른 기계적 특성 및 피로균열성장 연구는 매우 미비하다. 따라서 본 연구에서는 탄소와 질소의 함량에 따른 기계적거동을 평가하고, 이에 따른 피로균열전파속도를 관찰하여 스테인리스강의 정확한 피로균열전파속도 곡선을 제시하고자 한다. 실험에 사용된 시편은 두께 5mm, 폭 25.4mm CT시편을 사용하였으며, 1mm의 예비균열을 주었다. 그리고 실험온도는 상온과 원전가동온도인 $316^{\circ}C$에서 실시하였으며, 주파수는 10Hz를 주었다. 실험결과 각 함량에 따른 type 347의 미세조직 관찰결과 기지내에 압연방향을 따라 조대한 석출물의 흐름이 관찰되었으며, 크기나 분포가 큰 차이를 보였다. C+N 함량이 낮은 시편은 주로 $0.1\;{\mu}m$ 이하의 미세한 입자들이 오스테나이트 기지조직의 입내와 입계에 고르게 분포되어 있었다. 그러나 C+N 함량이 높은 시편의 경우에는 $0.1\;{\mu}m$ 이하의 미세한 입자들과 함께 국부적으로 $1\sim10\;{\mu}m$의 조대한 입자들이 분포하고 있는 것이 관찰되었다. 그리고 질소의 함량이 높아짐에 따라 인장강도는 증가하였으며, 피로시험결과 고온에서 실험한 피로균열성장률 곡선이 상온보다 높게 나타남을 확인할 수 있었다. 그리고 질소가 적게 첨가되고 탄소의 함량이 많을수록 피로균열성장률은 ASME 곡선보다 낮게 나타났다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.23 no.5
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• pp.483-491
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• 2010

In this paper, ${\Delta}J$-integral is used to analyze fatigue crack growth of viscoelastic material. Using analytical integral value, the J-integral is calculated. So, reduction of calculation time and increase of accuracy are made possible. The stress intensity factor is calculated using the finite element method code. In difference with existed fatigue crack analysis using ${\Delta}K$, we were successfully able to analyze various load amplitude and the fatigue crack of load cycle only with two fatigue crack growth parameters and creep compliance. The analysis gives N-${\alpha}$ curve for simulation of crack growth, and the curve almost corresponds with test results.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.31 no.2
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• pp.35-40
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• 2003

Cold expansion method is an effective process to retard the crack initiation at a hole and to improve fatigue life by developing the compressive residual stress around the hole. Several researches have been treated for the crack propagating toward a hole around which the residual stress by cold expansion exists. The objective of this paper is to evaluate the fatigue characteristics under the residual stress by cold expansion. Fatigue tests are performed for the plate with a central hole to which cold expansion has been applied, and the effects of the residual stress on the fatigue life are evaluated. Also the fatigue crack growth tests are conducted for the CT specimen in which the residual stress by cold expansion has been generated. The change of fatigue crack growth characteristics by the residual stress is investigated and the effects of cold expansion ratio are evaluated.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.39 no.11
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• pp.1137-1143
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• 2015

The stage II fretting fatigue crack growth and branching, i.e., the process of fretting fatigue crack growth starting in an inclined direction and then changing to the normal direction, is analyzed using the finite element method. The fretting fatigue experiment data of A7075-T6 are used in the analysis. The applicability of maximum tangential stress intensity factor, maximum tangential stress intensity factor range, and maximum crack growth rate as the crack growth direction criteria is examined. It is revealed that the stage II crack growth before and after the branching cannot be simulated with a single criterion, but can be done when different criteria are applied to the two stages of crack growth. Moreover, a method to determine the crack length at which the branching occurs is proposed.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2011.05b
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• pp.757-760
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• 2011

본 논문의 주목적은 확률변수의 내삽을 이용하여 Mg-Al-Zn합금에 적합한 확률론적 피로균열전파모델을 평가하여 제시하는 것이다. 모델을 평가하기 위하여 최대하중조건을 변화시키면서 피로균열전파실험을 수행하였으며, 실험을 통해 통계적 피로데이터를 확보하였다. 균열성장의 불확실성을 묘사하기 위하여 실험적 피로균열전파모델에 확률변수를 도입한 확률론적 피로균열전파모델을 제안하였으며, 각 모델의 파라미터는 최우추정법으로 추정하였다. 제안된 모델의 적합성을 평가하기 위하여 균열성장에 따른 확률변수의 내삽데이터를 이용하였으며, 평가한 결과 Mg-Al-Zn합금에 적합한 모델은 '확률론적 Paris-Erdogan모델'과 '확률론적 Walker모델'임을 규명하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.15 no.3
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• pp.916-923
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• 1991

본 연구에서는 표면 균열이 있는 평판의 탄소성 피로하중 상태에서 성장하는 균열 형태의 변화와, 작용하는 응력의 크기에 따른 균열 개페구 특성의 변화를 연구하 였다.또, 유효 응력 확대계수 범위, .DELTA.K$_{eff}$와 J적분범위, .DELTA.J가 탄소성 응력 상태에서의 표면 피로균열 진전속도를 나타내는 역학양으로 사용되는데 따른 적합성등 을 검토하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.4 no.1
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• pp.125-136
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• 1984

In the weled structures, fatigue fracture mainly depends upon crack growth behavior. Specially anisotropy of crack growth orientation and welding direction become important factor of fracture in the welding jone. When fatigue stressed steel welded with nonfatigue stressed steel, at the low stress intensity factor range, residual stress become more important factor of growth behavior then properties of base metal but when the crack growth in the weld metal, toughness of weld metal become the most important factor. Especially nonhomgeniety of toughness for the weld metal make more scatter the relations of $da/dN-{\Delta}K$.

• Nuclear Engineering and Technology
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• v.27 no.6
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• pp.825-832
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• 1995

The effect of loading variables and temperature on fatigue crack growth rate in SA508 Cl.3 nuclear pressure vessel steel was investigated in air environment Crack growth rate tests on compact tension specimen of thickness 12mm were conducted by using sinusoidal waveform. The crack length was monitored by compliance method. Test conditions were at 0.1 and 0.5 of load ratio, at 1 and 10 Hz of loading frequency, and at room temperature to 40$0^{\circ}C$. At the lower temperatures, the fatigue crack propagation was not affected by the frequency and temperature, while at the higher temperatures above 12$0^{\circ}C$, fatigue crack growth rate increased with decreasing loading frequency and increasing temperature. This accelerated fatigue crack propagation was associated with the increase of oxidation rate at the ahead of crack tip. Fatigue crack growth rate increased with in-creasing the load ratio. The effect of load ratio was more significant at the lower temperature, while the dependence on load ratio decreased with increasing temperature. The sensitivity of load ratio to temperature can be explained by crack closure with the oxidation process.