In this study, retardation behavior of fatigue crack under single overloading of the mixed mode state was experimentally investigated. To produce single overload in the mixed mode I+II state, the compact tension shear (CTS) specimen and loading device were used. The propagation tests for fatigue crack were performed under mode I and mixed-mode loading overloading afterwards. We examined the observed deformation aspects, the variation of fatigue life and crack propagation rate, and the aspects of retardation behavior from tests. The retardation effect of mixed-mode single overload on fatigue crack propagation behavior was smaller than that of mode I single overload. Also the loading modes of variable and constant amplitude loads have influence on the retardation behavior of fatigue cracks.
Practical structures are subject not only to tension but also to shear and torsional loading. Even under uniaxial loading, when the load is not perpendicular to the crack plane, mixed mode crack can occur. Hence, it is necessary to evaluate the fatigue behavior under mixed mode loading. In this study, the propagation behavior of the fatigue crack of the STS304 steels under mixed mode loading condition was investigated. The mode I and II stress intensity factors of CTS specimen were calculated using elastic finite element method with experimental results. The fatigue crack propagation under mixed mode was evaluated by the effective stress intensity factor proposed by Tanaka.
In this study, retardation behavior of fatigue crack under single overloading of the mixed mode I+II state was experimentally investigated. To produce single overload in the mixed mode I+II state, the compact tension shear (CTS) specimen and loading device were used. The propagation tests for fatigue crack were performed under mode I loading overloading afterwards. We examined the observed deformation aspects, variation of fatigue life and crack propagation rate, and the aspects of retardation behavior from tests. The retardation effect of mixed-mode single overload on fatigue crack propagation behavior was smaller than that of mode I single overload. It has been confirmed that the retardation behavior did not immediately appear and the retardation length was short when the component of mixed-mode overload was changed.
The rotating bending fatigue tests were performed using the specimens taken from Cr-Mo-V steel, widely sued in thermal power plant turbines, at various temperatures such as room temperature, 300 .deg. C, 425 .deg. C and 550 .deg. C. The characteristics of fatigue crack propagation were examined and analyzed by using fracture mechanics parameter. The plastic replica method was also applied in order to measure the crack length on the basis of serial observation of fatigue crack propagation behavior on the defected specimen surface. The fatigue crack propagation behavior of Cr-Mo-V steel was investigated within the frame work of elastic-plastic fracture mechanics. The propagation law of fatigue crack is obtained uniquely by using the term .sigma. $^{n}$ sub a/where .sigma. $_{a}$ is the service stress, a is the crack length and n is a constant. The values of constant n are nearly equal to 2.48, 2.60 and 8.61 at room temperature, 300 .deg. C and 425 .deg. C.
6063-T5 alloys are tested in laboratory air, water and 3% NaCl solution to investigate the effects of corrosive environment on the retardation behavior through single overload fatigue test. Also, the fatigue crack propagation and the crack closure behavior are studied. The results obtained in this experimental study are summarized as follows: 1) Behaviors of fatigue crack growth retardation are observed in water and 3% NaCl solution as they do in air. The number of delay cycles and the size of affected region by single overload decrease greatly in water and 3% NaCl compared with those in air. 2) In fractographic results, the overload marking by single overload appear remarkably in air, but indistinctly in water and 3% NaCl solution. 3) The effect of crack closure on crack propagation is most remarkable in the beginning of crack propagation. With crack propagation, the crack closure level and its effect decrease greatly.
In order to consider the concept of the fitness for purpose'in fatigue design of offshore structure, fracture mechanics is applied to evaluate initial or weld defects. Generally, linear elastic fracture mechanics has been applied to tstimate initial fatigue crack propagation rate as well as long fatigue crack propagation rate. But, initial fatigue crack propagation rate in elasto-plastic notch field may not be characterized by application of stress intensity factor range .DELTA. K, because plastic effect due to stress concentration of notch may contribute to initial crack propagation. Therefore, to introduce the plastic effect into fatigue crack driving force, in this studty, the evaluating method of J-integral range .DELTA. J, was developed by willson was modified for application to notch field. In calculation of .DELTA. J obtained from the modified J-integral, stress gradient and crack closure behavior in the notch field were considered. The initial crack propagation rates in the notch fields of mild steels and high tensile strength steels were correlated to .DELTA. J. As the result, it was cleared that the present .DELTA. J is applicable to charachterize the fatigue crack propagation rates in both the elastic and elasto-plastic notch fields.
6063-T5 alloys are tested in laboratory air, water and 3% NaCl solution to investigate the effects of corrosive environment on the retardation behavior through single overload fatigue test. Also, the fatigue crack propagation and the crack closure behavior are studied. The results obtained in this experimental study are summarized as follows. 1) Behaviors of fatigue crack growth retardation are observed in water and 3% NaCl solution as they do in air. The number of delay cycles and the size of affected region by single overload decrease greatly in water and 3% NaCl compared with those in air. 2) In fractographic results, the overload marking by single overload appear remarkably in air, but indistinctly in water and 3% NaCl solution. 3) The effect of crack closure on crack propagation is most remarkable in the beginning of crack propagation. With crack propagation, the crack closure level and its effect decrease greatly.
This paper reviewed characteristics of fatigue crack behavior observed by changing various shapes of initial crack and magnitudes of loading in compact tension shear(CTS) specimen subjected to shear loading. In the high-loading condition, fatigue crack under shear loading propagated branching from the pre-crack tip. Meanwhile, the secondary fatigue crack in the low-loading condition which was created in the notch root due to friction on the pre-crack face grew to a main crack. Influenced by the mode II loading condition, fatigue crack propagation retardation appeared in the initial propagation region due to the reduction of crack driving force and friction on crack face. In both cases, however, fatigue cracks grew in tensile mode type. Propagation path of fatigue crack under the shear loading was 70 degree angle from the initial crack regardless of its shape and load magnitude.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제26권1호
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pp.76-82
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2002
In this study, the rotary bending fatigue test was carried out with low carbon steel(SM25C). The specimens were heat-treated in order to change the grain size, and investigated items are fatigue limit, small crack initiation, fatigue crack propagation behavior and possibility of fatigue life prediction according to the different grain size. The summarized result are as follows ; Fatigue limit of the smooth specimen was dependent upon the grain size. The fatigue crack initiation of the small grain size specimen was delayed more than that of the large grain size specimen. And the small cracks of small grain size specimen were distributed in the narrow region of the main crack circumference contrary to the large grain size specimen. The main crack was grown along the grain boundary having co-alliance with small cracks. The experiment material has quantitatively disclosed the possibility of fatigue life prediction because the fatigue crack propagation behavior is dependent upon the grain size.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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