Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.24
no.8
s.179
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pp.2115-2122
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2000
The understanding of impact-induced delamination is important in safety and reliability of composite structure. In this study, a model for arrest toughness is proposed in consideration of fracture behavior of composite materials. Also, the probabilistic model is proposed to describe the variability of arrest toughness due to the nonhomogeneity of material. For these models, experiments were conducted on the Carbon/Epoxy composite plates with various thickness using the impact hammer. The elastic work factor used in J-Integral is applicable to the evaluation of energy release rate. The fracture behavior can be described by crack arrest concept and the arrest toughness is independent of the delamination size. Additionally, a probabilistic characteristics of arrest toughness is well described by the Weibull distribution function. A variation of arrest toughness increases with specimen thickness.
In this study, model for arrest toughness is proposed in consideration of fracture behavior of composite materials. Also, the probabilistic model is proposed to describe the variability of arrest toughness due to the nonhomogeneity of material. For these models. experiments were conducted on the Carbon/Epoxy composite plates with various thickness using the impact hammer. The elastic work fatter used in J-Integral is applicable to the evaluation of energy release rate. The fracture behavior call be described by crack arrest concept and the arrest toughness is independent of the delamination size. Additionally, a probabilistic characteristics of arrest toughness is well described by the Weibull distribution function. An increasing of thickness raises a variation of arrest toughness.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.3
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pp.528-536
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2002
As one step for the safety performance of LNG storage tank, the change in fracture toughness within the X-grooved weld heat-affected zone (HAZ) of newly developed 9% Ni steel, which was submerged arc (SA)-welded, was investigated. Both crack initiation fracture toughness and crack arrest fracture toughness were evaluated by the crack tip opening displacement (CTOD) tests and compact crack arrest (CCA) tests. As the evaluated region approached the fusion line, each test result shorted different tendency, that is, crack initiation toughness decreased while crack arrest toughness increased. The results were discussed through the observation of the microstructural change.
An, Gyubaek;Bae, Hong-Yeol;Noh, Byung-Doo;An, Young-Ho;Choi, Jong-Kyo;Woo, Wanchuck;Park, Jeong-Ung
Journal of Welding and Joining
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v.33
no.1
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pp.35-40
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2015
Recently, there have been the increase of ship size and the development of oil and gas in arctic region. These trends have led to the requirements such as high strength, good toughness at low temperature and good weldability for prevent of brittle fracture at service temperature. There has been the key issue of crack arrestability in large size structure such as container ship. In this report for the first time, crack arrest toughness of thick steel plate welds was evaluated by large scale ESSO test for estimate of brittle crack arrestability in thick steel plate. For large structures using thick steel plates, fracture toughness of welded joint is an important factor to obtain structural integrity. In general, there are two kinds of design concepts based on fracture toughness: crack initiation and crack arrest. So far, when steel structures such as buildings, bridges and ships were manufactured using thick steel plates (max. 80~100mm in thickness), they had to be designed in order to avoid crack initiation, especially in welded joint. However, crack arrest design has been considered as a second line of defense and applied to limited industries like pipelines and nuclear power plants. Although welded joint is the weakest part to brittle fracture, there are few results to investigate crack arrest toughness of welded joint. In this study, brittle crack arrest designs were developed for hatch side coaming of large container ships using arrest weld, hole, and insert technology.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.14
no.1
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pp.112-118
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1990
Catastrophic fracture cannot be avoided after cracks(initiated from pre-existing defects) propagate rapidly with speeds comparable to a sound wave velocity of the materials. Preventing catastropic failure, crack arrest fracture toughness defined from dynamic(or kinetic) fracture mechanics point of view has been introduced in determining accurate and/or proper crack arrest fracture toughness of a material. For the past decades, many studies have been carried out to render proper theoretical and experimental backgrounds on the use of the static plain strain crack arrest fracture toughness, $K_{1a}$ (which seems to be a material property). $K_{1a}$ has been used to predict the performance of thick walled structures and has been considered as a measure of the ability of a material to stop a fast running crack. Determination of such a material property is of prime importance to the nuclear reactor pressure vessel and bridge materials industries. However, standards procedures for measuring toughness associated with fast running cracks are yet to exist. This study intends to give insight on the determination of the crack arrest fracture toughness of materials such as polymethylmethacrylate(PMMA), SM45C-steel, and A1 7075-T6. The effects of crack jump lengths and fast crack initiation stress intensity factor on the determination of $K_{1a}$ have been experimentally observed.erved.
Park, Jeong-Yong;Kim, Ju-Hak;Lee, Yun-Gyu;Hong, Jun-Hwa
Korean Journal of Materials Research
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v.10
no.4
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pp.305-311
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2000
Applicability of crack arrest load measured from the Charpy V-notch impact test has been investigated to predict the fracture toughness of nuclear reactor pressure vessel (RPV) steels (ASME SA508 Cl.3). The temperature dependence of the crack arrest load was well described by the type of exponential function characterized by an index temperature at which the crack arrest load is 2kN. The specific index temperature, which also well correlated with $T_{NDT}\;and\;T_{41J}$ is expected to be representative index temperature characterizing the crack arrest fracture toughness of RPV steels. Also, the crack arrest load correlated well with the stable crack length measured from the fracture surface. From the measurements of the crack arrest load and the stable crack length, the lower bound fracture toughness, $K_{Ia}$ of RPV steels could be predicted with sufficient accuracy.
As the size of containership increased over 14,000TEU, thick steel plate with high strength has been used. The plate thickness increased over 70mm and yield strength of the steel plate was around $47kg_f/mm^2$. Many researchers reported that the thick welded plate has low crack arrest toughness. They noticed the crack arrest ability is dependent on the plate thickness. In other words, brittle crack propagates straightly along the welded line and make abrupt fracture in the thick plate which causes low $K_{ca}$. In this study, the other factors, especially welding heat input, to cause low crack arrest toughness was investigated for thick steel plate welds. EH grade steel plates were used in this study and 50 to 80 thick plates were tested to confirm thickness sensitivity. Electro gas welding (EGW) and flux cored arc welding (FCAW) were adopted to prepare the welded joints. Temperature gradient ESSO test was performed to measure $K_{ca}$ values with the variation of welding variables. As a result of this study, regardless of plate thickness, welding heat input to cause welding residual stress around crack path is a key factor to control the brittle crack propagation in welded joints.
Dynamic fracture characteristics of Polycarbonate WL-RDCB specimen were investigated. The dynamic crack propagation velocities in these specimens were measured by using both high speed camera system and silver paint grid method developed and justified in the INHA Fracture Mechanics Laboratory. The measured crack propagation velocities were fed into the INSAMCR code(a dynamic finite element code which has been developed in the INBA Fracture Mechanics Laboratory) to extract the dynamic stress intensity factors. It has been confirmed that both dynamic crack arrest toughness and the static crack arrest toughness depend on both the geometry and the dynamic crack propagation velocity of specimens. The maximum dynamic crack propagation velocity of Polycarbonate WL-RDCB specimen was found to be dependent on the material property, geometry and the type of loading. The dynamic cracks in these Polycarbonate WL-RDCB specimens seemed to propagate in a successive manner, involving distinguished 'propagation-arrest-propagation-arrest' steps on the microsecond time scale. It was also found that the relat-ionship between dynamic stress intensity factor and dynamic crack propagation velocities might be represented by the typical '$\Gamma$'shape.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.15
no.5
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pp.1472-1478
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1991
본 연구에서는 Rectangular Computer Tension(CT) 시편을 수정하여 만든 표준 시편인 MRL-CLWL시편(material research laboratorycrack line wedge loaded specimen )으로 균열정지 인성치를 결정하였다. 그리고 CT시편과 같은 효과를 갖는 Newman등 이 제안한 round compact tension(RCT)시편을 수정한 Round-CLWL 시편으로 균열정지인 성치를 결정하여 상호 비교평가하였다. Round-CLWL 시편은 시편제작시 round-bar를 절단하여 시편으로 가공할 수 있으므로 가공성이 좋으며 따라서 가공비가 적게 든다. 특히 균열 위치 및 방향을 임의로 선택하여 가공하기가 용이하므로 방향성이 있는 소 재의 균열정지 인성치를 결정하는 데 매우 편리한 시편이라 생각된다. 본 논문에서 는 Round-CLWL 시편으로 $K_{1a}$ 값을 계산하는데 필요한 형상계수를 결정하였으며, Polymethylmethacrylate(PMMA)를 사용하여 Round-CLWL 시편 채택의 타당성 확인을 위 한 MRL-CLWL과 Round-CLWL 시편 채택의 타당성 확인을 위한 MRL-CLWL과 Round-CLWL시 편의 $K_{1a}$결정 실험을 하였다.하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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