In this paper, A circular arc crackered plate in biaxially stretched sheets was investigated in the boundary element method. The applications of fracture mechanics have traditionally concentrated on crack problems under an mode I, straight crack. However, many service failures occur from growth of cracks subjected to mixed mode loadings. A rectangular plate with arc crack or slanted central crack, under biaxial tensile loading, was treated analytically and also solved numerically. The Results from BEM applying different loading conditions, crack length (a/W), arc angle($\alpha$) are presented and discussed. The stress intensity factors are evaluated by the techniques of the J-integral. The decomposition method, used to decouple the stress intensity factors in mixed mode problems, is implemented by a considering a small circular contour path around each crack tip. The BIE method was successfully applied to a circular arc crackerd plate problem, also slanted centre cracked plate under mixed mode.
The objective of this study was to develop a simple and efficient numerical modeling technique for dynamic crack propagation using the finite element method. The study focused on the analysis of a rapidly propagation crack in an elastic body. As already known, discrete crack tip advance with the stationary node procedure results in spurious oscillation in the calculated energy terms. To reduce the spurious oscillation, a simple and efficient moving node procedure is proposed. The procedure does require neither remeshing the discretization nor distorting the original mesh. Two different central difference schemes are also evaluated and compared for dynamic crack propagation problem.
Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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v.15
no.2
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pp.112-120
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1993
Variable thickness plates are commonly encountered in the majority of mechanical/structural components of industrial applications. And, as a result of the unsymmetry of the structure or the load and the anisoptropy of the materials, the cracks in engineering structures are generally subjected to combined stresses. In spite of considerable practical interest, however, a few fracture mechanics study on combined mode crack in a variable thickness plate have carried out. In this respect, combined mode 1/3 stress intensity factors $K_{1}$ and $K_{3}$ at the crack tip for a variable thickness plate were obtained by 3-dimensional finite element analysis. Variable thickness plates containing a central slant crack were chosen. the parameters used in this study were dimensionless crack length .lambda. crack slant angle .alpha, thickness ratio .betha. and width ratio .omega. Stress intensity factors were calculated by crack opening displacement(COD) and crack tearing displacement(CTD) method proposed by Ingraffea and Manu. The effect of thickness ratio .betha. on $K_{1}$ is relatively great in comparison to $K_{3}$.
Alloy 600/182 with excellent mechanical/chemical properties have been utilized for nuclear power plants. Although both alloys are known to have superior corrosion resistance, stress corrosion cracking failure has been an issue in primary water environment of nuclear power plants. Therefore, primary water stress corrosion crack (PWSCC) growth rate tests were conducted to investigate crack growth properties of Alloy 600/182. To investigate PWSCC growth rate, test facilities including water chemistry loop, autoclave, and loading system were constructed. In PWSCC crack growth rate tests, half compact-tension specimens were manufactured. These specimens were then placed inside of the autoclave connected to the loop to provide primary water environment. Tested conditions were set at temperature of $360^{\circ}C$ and pressure of 20MPa. Real time crack growth rates of specimens inside the autoclave were measured by Direct Current potential drop (DCPD) method. To confirm inter-granular (IG) crack as a characteristic of PWSCC, fracture surfaces of tested specimens were observed by SEM. Finally, crack growth rate was derived in a specific stress intensity factor (K) range and similarity with overseas database was identified.
The crack propagation path can be considered as a boundary problem in which the crack advances towards the interior of the domain. Consequently, this poses an optimization problem wherein the local crack-growth direction angle can be treated as a design variable. The advantage of this approach is that the continuous minimization of strain energy naturally leads to the mode I propagation path. Furthermore, this procedure does not rely on the precise characterization of the stress field at the crack tip and is independent of stress intensity factors. This paper proposes an algorithm based on internal point exploration as well as shape sensitivity optimization and strain energy minimization to determine the crack propagation direction. To implement this methodology, the algorithm utilizes a modeling GUI associated with an academic analysis program based on the Dual Boundary Elements Method and determines the propagation path by exploiting the elastic strain energy at points in the domain that are candidates to be included in the boundary. The sensitivity of the optimal solution is also assessed in the vicinity of the optimum point, ensuring the stability and robustness of the solution. The results obtained demonstrate that the proposed methodology accurately predicts the crack propagation direction in Mode I opening for a single crack (lateral and central). Furthermore, robust optimal solutions were achieved in all cases, indicating that the optimal solution was not highly sensitive to changes in the design variable in the vicinity of the optimal point.
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2014.11a
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pp.44-45
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2014
On this study, initial crack index was evaluated by performing FEM analysis to crack propagation from hydration heat for development of precast concrete. On the result, as increased the usage of hardening accelerator, initial compressive strength were improved and setting time also was shortened. Additionally, central temperature of concrete was increased, the reaching time for the highest temperature could be shortened. By the result to assess crack index, there was no problem about crack despite of growth of initial high hydration heating. This result guessed because of small size element when analyzed trough FEM, realization for mass concrete's crack index should be performed.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.14
no.6
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pp.135-141
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1997
Low velocity impact test and compressive residual strength test after impact were performed by using Hercules AS4/3501-6[45/0/-45/90]$_{2s}$ laminated plate to investigate the low velocity impact damage behavior and the post-impact strength degradation on orthotropic composite laminate plate. Due to the lateral impact losd, the load path showed "" shape according to the laminate central deflection. Damage in a laminate occurs by inclined matrix crack at the damage initiation load stage and vertical matrix crack, occurs on the outer surface. Evaluating the compressive residual strength after the low velocty impact test, it could be found that there is a transient range where the compressive residual strength drop suddenly in the initial damage which is in the matrix crack range and the initial delamination area. is in the matrix crack range and the initial delamination area.
The composite blades of offshore wind turbines accumulate structural damage such as fatigue cracking due to harsh operation environments during their service time, leading to premature structural failures. This paper investigates various fatigue crack models for reproducing crack development in composite blades and proposes a stochastic approach to predict fatigue crack evolution and to analyse failure probability for the composite blades. Three typical fatigue models for the propagation of fatigue cracks, i.e., Miner model, Paris model and Reifsnider model, are discussed to reproduce the fatigue crack evolution in composite blades subjected to cyclical loadings. The lifetime probability of fatigue failure of the composite blades is estimated by stochastic deterioration modelling such as gamma process. Based on time-dependent reliability analysis and lifecycle cost analysis, an optimised maintenance policy is determined to make the optimal decision for the composite blades during the service time. A numerical example is employed to investigate the effectiveness of predicting fatigue crack growth, estimating the probability of fatigue failure and evaluating an optimal maintenance policy. The results from the numerical study show that the stochastic gamma process together with the proper fatigue models can provide a useful tool for remaining useful life predictions and optimum maintenance strategies of the composite blades of offshore wind turbines.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.33
no.10
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pp.35-41
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2005
The problem of an orthotropic composite material with a central crack inclined with respect to the principal axes of material symmetry is studied. The material is subjected to uniform biaxial loading along its outer boundaries. The normal stress ratio theory is applied to predict initial crack extension behavior in cracked composite materials. The dependence of the crack extension angle with respect to the biaxial loading and the principal axes of material symmetry is discussed. Our analysis shows significant effects of horizontal loading, crack angle and fiber angle on the crack extension.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.29
no.1
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pp.1-9
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2009
This paper presents stress distribution around a central crack tip in a tensile plate using phase-shifting photoelasticity and a power series stress function. Isochromatic data along the straight lines far from the crack tip were obtained by phase shifting photoelasticity and were used as input data of the hybrid experimental analysis. By using the complex-type power series stress equations, the photoelastic stress distribution fields in the vicinity of the crack and the mode I stress intensity factor were obtained. With the help of image processing software, accuracy and reliability was enhanced by twice multiplying and sharpening the measured isochromatics. Actual and reconstructed fringes were compared qualitatively. For quantitative comparison, percentage errors and standard deviations of the percentage errors were calculated for all measured input data by varying the number of terms in the stress function. The experimental results agreed with those predicted by finite element analysis and empirical equation within 2 percent error.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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