Several nuclear power plants reported that they often found the combination cracks, which consist of longitudinal and circumferential cracks in the tubes. For the burst pressure of a tube with a single longitudinal or circumferential crack several experimental equations have been proposed in published literatures. But for the combination crack appropriate fracture criterion has not been proposed yet. In this study the burst pressures of a tube with a longitudinal crack or a T-type combination crack consisting of longitudinal and circumferential cracks were obtained experimentally and analytically. Fracture parameters such as crack opening angle (COA) were investigated by using elastic plastic analysis. Also the burst pressure far a T-type combination crack located near a tubesheet was considered to develop a length-based criterion. Because most of the axial, circumferential or combination cracks initiate in roll transition zone near the tubesheet.
Steam generator tubes experience widespread degradations such as stress corrosion cracking, wear, tube rupture, denting, fatigue and so on. The resulting damages can cause tube bursting or leak of the primary water which contains radioactivity Therefore the allowable size of the damage is required to be determined on the maintenance purpose. The burst pressure of a tube with a T-type combination crack consisting of longitudinal and circumferential cracks is obtained experimentally and analytically. Fracture parameters such as stress intensity factor and crack opening angle are investigated. Also the burst pressure for a T-type combination crack is compared with that of a single longitudinal crack to develop a length-based criteria.
In this study, the strength and failure mechanism of red sandstones with combined defects were investigated by uniaxial compression tests on red sandstones with different crack angles using two-dimensional particle flow code numerical software, and their mechanical parameters and failure process were studied and analyzed. The results showed that the mechanical characteristics such as peak strength, peak strain, and elastic modulus of the samples with prefabricated combined defects were significantly inferior than those of the intact samples. With increasing crack angle from 15° to 60°, the weakening area of cracks increased, elastic modulus, peak strength, and peak strain gradually reduced, the total number of cracks increased, and more strain energy was released. In addition, the samples underwent initial brittle failure to plastic failure stage, and the failure form was more significant, leading to peeling phenomenon. However, with increasing crack angle from 75° to 90°, the crack-hole combination shared the stress concentration at the tip of the crack-crack combination, resulted in a gradual increase in elastic modulus, peak strain and peak strength, but a decrease in the number of total cracks, the release of strain energy reduced, the plastic failure state weakened, and the spalling phenomenon slowed down. On this basis, the samples with 30° and 45° crack-crack combination were selected for further experimental investigation. Through comparative analysis between the experimental and simulation results, the failure strength and final failure mode with cracks propagation of samples were found to be relatively similar.
The components with the circular cross section have the symmetric combination parts for rotating balance and the crack emanates from the symmetric combination parts. The symmetric cracks from symmetric combination parts make a decrease in the component fatigue life more than single crack. In this study, to estimate the behavior of symmetric cracks, the fatigue test was performed using rotary bending tester on the specimen with a symmetric defects in circular cross section. The material used in this study is Ni-Cr-Mo steel alloy. Under the same stress, the result from the rotary bending fatigue test turned out that the symmetric cracks made a decrease in the fatigue life by 35% more than single crack and the relation between log a and cycle ratio $N/N_f$ obtained linearly.
The shaft with the circular cross section have symmetric structural combination parts to keep the rotating balance. Hence the crack usually emanate from symmetric combination parts due to the stress concentration of these parts. In this study to estimate the fatigue behavior of symmetric cracks, the fatigue test was performed by using rotary bending tester and the specimen with symmetric defects in circular cross section. From the facts the characteristics of crack initiation and propagation on the symmetric surface cracks in circular cross section was examined. Also we observed the internal crack using oxidation coloring and investigated the fatigue behavior using the relationship between surface crack and internal crack. As a result of fatigue lift of symmetric cracks was reduced to 35% compared to single crack’s. We examined the characteristics of fatigue behavior in element with symmetric cracks using internal crack propagation rate and maximum stress intensity factor range obtained from approximation method.
This paper intends to present an application of isogeometric analysis in crack problems. An isogeometric formula is developed based on NURBS basis functions - enriched and adopted via X-FEM enrichment functions. The proposed method which is represented by the combination of the two above-mentioned methods, first by using NURBS functions models the geometry exactly and then by defining level set function on domain, identifies available discontinuity in elements. Additional DOFs are allocated to elements containing the crack and X-FEM enrichment functions enrich approximate solution. Moreover, a subelement refinement technique is used to improve the accuracy of integration by the Gauss quadrature rule. Finally, several numerical examples are illustrated to demonstrate the effectiveness, robustness and accuracy of the proposed method during calculation of crack parameters.
The crack-tip stress fields and fracture mechanics assessment parameters for a surface crack, such as the elastic stress intensity factor or the elastic-plastic J-integral, can be affected significantly by the adjacent cracks. Such a crack interaction effect due to multiple cracks can alter the fracture mechanics assessment parameters significantly. There are many factors to be considered, for instance the relative distance between adjacent cracks, the crack shape, and the loading condition, to quantify the crack interaction effect on the fracture mechanics assessment parameters. Thus, the current assessment codes on crack interaction effects (crack combination rules), including ASME Sec. XI, BS7910, British Energy R6 and API 579-1/ASME FFS-1, provide different rules for combining multiple surface cracks into a single surface crack. The present paper investigates crack interaction effects by evaluating the elastic stress intensity factor and the elastic-plastic J-integral of adjacent in-plane surface cracks in a plate through detailed 3-dimensional elastic and elastic-plastic finite element analyses. The effects on the fracture mechanics assessment parameters of the geometric parameters, the relative distance between two cracks, and the crack shape are investigated systematically. As for the loading condition, an axial tension is considered. Based on the finite element results, the acceptability of the crack combination rules provided in the existing guidance was investigated, and the relevant recommendations on a crack interaction for in-plane surface cracks are discussed. The present results can be used to develop more concrete guidance on crack interaction effects for crack shape characterization to evaluate the integrity of defective components.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제5권4호
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pp.36-42
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2004
The shaft with the circular cross section has symmetric structural combination parts to keep the rotating balance. Hence the crack usually initiates from symmetric combination parts due to the stress concentration of these parts. In this study to estimate the fatigue behavior of symmetric cracks, the fatigue test was performed by using a rotary bending tester and the specimen with symmetric defects in circular cross section. The characteristics of crack initiation and propagation on the symmetric surface cracks in circular cross section were examined. We also observed the internal crack using the oxidation coloring method and investigated the fatigue behavior using the relationship between the surface crack and the internal crack. As a result, the fatigue life of symmetric cracks was reduced by 35% compared to that of a single crack. We examined the characteristics of fatigue behavior of elements with symmetric cracks using internal crack propagation rate and maximum stress intensity factor range that were obtained from an approximation method.
Nguyen, Huy Toan;Yu, Gwang Hyun;Na, Seung You;Kim, Jin Young;Seo, Kyung Sik
한국정보기술학회논문지
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제17권9호
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pp.99-112
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2019
도로 포장면의 크랙(crack)은 도로포장 구조의 열화를 입증하는 중요한 신호와 증상이다. 카메라 영상기반 도로포장 크랙 탐지는 강도 비균질성, 위상 복잡성, 낮은 대조도 및 노이즈성의 텍스처 배경 때문에 어려운 문제이다. 본 논문은 흑백영상에 대하여 깊은 신경망(DNN)에 기반하여 픽셀수준의 도로 크랙 탐지 및 분할 문제에 대해 다룬다. 변형된 U-net 네트워크와 고수준 특징 네트워크를 포함하는 새로운 DNN 구조를 제안한다. 본 연구의 중요 기여는 융합 층을 통해 공급되는 이들 네트워크의 결합 방법이다. 우리가 아는 한, 본 연구는 보도블럭 크랙 분할 및 탐지 문제를 결합을 소개한 최초의 논문이다. 크랙 탐지 및 분할의 시스템 성능은 새로운 구조를 사용하여 급격히 향상되었다. 제안된 시스템을 2개의 공개 데이터셋크랙 포레스트 데이터셋(CFD)와 AigleRN 데이터셋에 대하여 구현하고 평가하였다. 본 논문의 시스템은 여덟 가지의 최신 알고리즘과 같은 데이터셋으로 실험을 하였을 때, 가장 뛰어난 결과를 보여주었다.
Plastic plane stress solutions are given for a center cracked strip, characterized by the Ramberg-Osgood plastic index, under bi-axial tension. Using a power law hardening stress-strain relation, an incremental plasticity finite element formulation is developed, and simple formulation is given for computing J-integral with nodal displacements. The near tip angular distribution of von Mises effective stress doesn't differ significantly in magnitude according to the change of loading stress and bi-axial load combination factor. But, for smaller plastic index, the location of its maximum value moves vertically at a head of crack. J-integral value, in the plastic zone near crack tip, decreases with load combination factor for large and small plastic index.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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