• 제목/요약/키워드: Crack Initiation life

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잔류응력 영역에서 발생한 작은 피로균열의 초음파 평가 (Ultrasonic evaluation of small surface fatigue cracks initiating in residual stress zone)

  • 강계명;김진연
    • 한국가스학회지
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    • 제4권1호
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    • pp.55-62
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    • 2000
  • Pit형 표면결함으로부터 발생하는 작은 피로균열의 거동을 초음파의 표면파를 이용하여 이를 위하여 피로시험중인 Al 2024-T3를 시험재료, 피로시험도중 초음파를 이용하여 피로균열의 거동을 조사하였다. 즉, 피로시험에서 균열이나 Pit로부터 발생하는 작은 피로균열을 여러 응력조건하에서 나타나는 표면파의 반사특성에 관하여 연구하였다. 또한 이론적 결과와 실험적 결과를 상호 비교, 분석하였고, SEM을 사용하여 이들 작은 피로균열을 관찰하였다. 초음파를 이용한 피로균열의 균열 개구 거동에 관한 연구에서 피로균열의 유효균열 특성을 초음파법으로 평가 할 수 있었다.

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다단계 피로하중 실험을 통한 균열 발생 및 전파단계에서 파괴모드 II 영향 분석 (Effects of Failure Mode II on Crack Initiation and Crack propagation Steps Using Multilevel Fatigue Loading Test)

  • 홍석표;박세민;김주희
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제41권9호
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    • pp.853-860
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    • 2017
  • 본 연구는 균열 발생 및 전파단계에서 하중모드 II의 영향을 평가하기 위해 피로균열 하한계 영역의 혼합모드 I+II 하중을 통해 실험적으로 평가하였다. 균열 발생단계(Stage I)에서는 혼합모드상태에서 하중작용 각도(${\theta}$)가 증가할수록 모드 II 영향으로 인하여 낮은 하중에서 균열이 발생하고, 균열 전파단계 (Stage II)에서는 균열전파 속도는 감소하였다. 다단계 하중작용 각도변화에 따른 하중모드 II영향은 균열전파단계 실험을 통해 평가하였다. 혼합모드 I+II 하중 작용 시 작용각도 ($0^{\circ}{\rightarrow}{\theta}{\rightarrow}60^{\circ}$) 증가에 따라 피로균열전파속도는 감소하였으며 늦게 발생한 균열에서도 마찬가지로 감소하였다. 작용각도가 ${\theta}{\geq}75^{\circ}$ 범위에서는 하중작용각도 증가에 따라 피로균열전파속도가 증가하고 피로수명이 감소하는 것을 확인하였다.

Effect of laser shock peening and cold expansion on fatigue performance of open hole samples

  • Rubio-Gonzalez, Carlos;Gomez-Rosas, G.;Ruiz, R.;Nait, M.;Amrouche, A.
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • 제53권5호
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    • pp.867-880
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    • 2015
  • Mechanical fastening is still one of the main methods used for joining components. Different techniques have been applied to reduce the effect of stress concentration of notches like fastener holes. In this work we evaluate the feasibility of combining laser shock peening (LSP) and cold expansion to improve fatigue crack initiation and propagation of open hole specimens made of 6061-T6 aluminum alloy. LSP is a new and competitive technique for strengthening metals, and like cold expansion, induces a compressive residual stress field that improves fatigue, wear and corrosion resistance. For LSP treatment, a Q-switched Nd:YAG laser with infrared radiation was used. Residual stress distribution as a function of depth was determined by the contour method. Compact tension specimens with a hole at the notch tip were subjected to LSP process and cold expansion and then tested under cyclic loading with R=0.1 generating fatigue cracks on the hole surface. Fatigue crack initiation and growth is analyzed and associated with the residual stress distribution generated by both treatments. It is observed that both methods are complementary; cold expansion increases fatigue crack initiation life, while LSP reduces fatigue crack growth rate.

열-기계적 피로하중을 받는 균열시편 제작시간 단축에 관한 연구 (A Study on the Thermo-Mechanical Fatigue Loading for Time Reduction in Fabricating an Artificial Cracked Specimen)

  • 이규범;최주호;안대환;이보영
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제21권1호
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    • pp.35-42
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    • 2008
  • 원자력발전소에서는 열교환 파이프에서 발생하는 열피로 균열을 비파괴 탐상장비를 이용하여 조기에 발견하는 것이 안전을 위해 매우 필요하며, 따라서 이를 모사한 인공균열시편 제작에 많은 노력을 기울이고 있다. 그러나 이러한 균열은 일반 기계가공으로 제작하는 것이 불가능하여 실제 조건과 유사한 열 반복하중 하에서 제작될 수밖에 없는데, 이를 위해 많은 시간이 소요된다. 본 연구에서는 크랙성장 시뮬레이션 기법을 이용하여 이러한 균열 제작시간을 단축하기 위한 최적의 열하중 조건을 찾고자 하였다. 이를 위해 임의조건에서 시뮬레이션 및 열피로균열 발생 기초실험을 수행하여 균열 초기수명과 진전수명을 검증하였고, 이를 바탕으로 다양한 가열 및 냉각시간을 시뮬레이션 함으로써 제작시간을 최소화하는 열하중 조건을 구하였다. 시뮬레이션에서는 응력해석을 위해 상용 소프트웨어 ANSYS를 초기균열수명 계산을 위해 수치계산용 소프트웨어 ZENCRACK을 이용하여 코딩을 균열진전수명 평가를 위해 ZENCRACK 소프트웨어를 이용하였다. 그 결과 1mm 균열 제작에 소요되는 시간은 초기의 418시간에서 319시간으로 24% 단축되는 것으로 예측되었다.

틸트 로터형 무인항공기의 손상허용 설계 (Damage Tolerant Design for the Tilt Rotor UAV)

  • 박영철;임종빈;박정선
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제1권2호
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    • pp.27-36
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    • 2007
  • The Damage Tolerant Design is developed to help alleviate structural failure and cracking problems in aerospace structures. Recently, the Damage Tolerant Design is required and recommended for most of aircraft design. In this paper, the damage tolerant design is applied to tilt rotor UAV. First of all, the fatigue load spectrum for the tilt rotor UAV is developed and fatigue analysis is performed for the flaperon joint which has FCL (fatigue critical location). Tilt rotor UAV has two modes: helicopter mode when UAV is taking off and landing; fixed wing mode when the tilt rotor UAV is cruising. To make fatigue load spectrum, FELIX is used for helicopter mode. TWIST is used for fixed wing mode. Fatigue analysis of flaperon joint is performed using fatigue load spectrum. E-N curve approach is used for picking crack initiation point. The LEFM(Linear Elastic Fracture Method) is considered for analyzing crack growth or propagation. Finally, including the crack initiation and propagation, the fatigue life is evaluated. Therefore the Damage Tolerant Design can be done.

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신뢰성 공학적 피로 균열의 발생, 진전 수명 평가 및 예측에 관한 연구 ( I ) -피로 균열 진전 수명의 통계학적 분포 특성- (Evalustion and Prediction for the Fatigue crack Initiation and Growth Life by Reliability Approach (I) -Statistical Consideration for Fatigue Crack Growth Life-)

  • 권재도;최선호;황재석;곽상국;전경옥;장재영
    • 대한기계학회논문집
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    • 제14권6호
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    • pp.1583-1591
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    • 1990
  • 본 연구에서는 결함체의 정도 높은 수명 예측을 하기 위한 기초연구의 일환으 로서 다수의 피로 실험을 통한 다수의 실험 데이터로부터 확률 통계학적 방법을 적용 해서 피로 균열의 발생, 진전 및 파단 특성의 정략적인 파악을 수행하여, 수명예측 및 신뢰성 평가를 위한 시스템에 도입함으로써 실제 구조물의 수명예측에 적용하고자 한 다. 피로 균열의 발생 및 파단수명의 통계적 분포특성과 수명예측에 관해서는 제2보 등에서 보고할 예정이다.

부식을 고려한 콘크리트 교량의 최대 균열폭 제어 (Maximum Crack Width Control in Concrete Bridges Affected By Corrosion)

  • 조태준
    • 한국안전학회지
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    • 제21권3호
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    • pp.114-121
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    • 2006
  • As one of the serviceability limit states, the prediction and control of crack width in reinforced concrete bridges or PSC bridges are very important for the design of durable structures. However, the current bridge design specifications do not provide quantitative information for the prediction and control of crack width affected by the initiation and propagation of corrosion. Considering life span of concrete bridges, an improved control equation about the crack width affected by time-dependent general corrosion is proposed. The developed corrosion and crack width control models can be used for the design and the maintenance of prestressed and non-prestressed reinforcements by varying time, w/c, cover depth, and geometries of the sections. It can also help the rational criteria for the quantitative management and the prediction of remaining life of concrete structures.

미소원공을 갖는 선박 추진축재의 피로크랙 전파 거동에 관한 연구 (A Study on the Behavior of Fatigue Crack Propagation in Marine Propeller Shaft Materials with Small Circular Defect)

  • 정재강;김건호
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제19권2호
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    • pp.36-46
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    • 1995
  • In this paper, fatigue crack propagation behaviors were investigated experimentally for the materials, carbon steel forgings (SF45A, SF50A, SF60A) which are used in the marine propeller shaft. The results obtained are as follows: The number of cycles required to grow crack length 1.30mm from microcrack initiation was about 60% of the total fatigue life. Fatigue crack propagation rate was expressed by the equation d(2a)/dN_B 2a/$N_f$ and the result was agreed well with the experimented data. And the equation d(2a)/dN=$C{\sigma}_a^m(2a)^n$ was evaluated also. Obtained material property m and n are 3~5 and 1-1.5 respectably, and the result was reasonably agreed to the data obtained from experiments.

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TiN코팅 공정 개선에 의한 1Cr-1Mo-0.25V 강재의 피로강도 특성 (Fatigue Strength Characteristics of 1Cr-1Mo-0.25V Steel by Improved TiN Coated Processes)

  • 서창민;김경렬
    • 한국해양공학회지
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    • 제11권4호
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    • pp.49-60
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    • 1997
  • This paper deals with the effect of coating layer on the fatigue strength of TiN coated 1Cr-1Mo-0.25V steel prepared by using the arc ion plating (AIP) process, in which it was characterized by the presence of extractor grid (ion filter). The rotary bending fatigue tests were carried out under room air conditions, and the fatigue crack initiation and growth bwhavior were observed by using plastic replica method. As experimental results, it was found that the obvious improvement of fatigue life at lower stress region was confirmed in TiN coated specimen processed with ion filter. It was also exlained that the increase of fatigue life in the case of an improved AIP process with ion filter was attributed to the retardation of crack initiation of the substrate surface due to hard coating layer, more densly formed with the reduced size and density of droplets.

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응력확대계수를 이용한 하중 전달형 필릿 용접부의 피로강도 평가에 관한 연구 (A Study on the Fatigue Life Assessment for Load-carrying Fillet Welded Joints using Stress Intensity Factor)

  • 김명현;강성원;김형래
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제26권6호
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    • pp.97-102
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    • 2008
  • It is well known that there exist two typical fatigue crack initiation locations in ship structures: one is the weld toe and the other is the weld root where partial penetration weld is performed. In particular, it is important for fillet weldments to avoid weld root cracking in order to prevent catastrophic failure particularly in ship structures. Therefore detail considerations are required for cruciform joints with partial penetration when there is a possibility of weld root crack initiation. For these reasons, fatigue tests on welded joints were performed in this study. Concept of stress intensity factor(SIF) by means of fracture mechanics is applied for predicting fatigue life of fillet welded joints.