Fatigue crack growth retardation of 304 L stainless steel is studied using a neutron diffraction method. Three orthogonal strain components(crack growth, crack opening, and through-thickness direction) are measured in the vicinity of the crack tip along the crack propagation direction. The residual strain profiles (1) at the mid-thickness and (2) at the 1.5 mm away from the mid-thickness of the compact tension(CT) specimen are compared. Residual lattice strains at the 1.5 mm location are slightly higher than at the mid-thickness. The CT specimen is deformed in situ under applied loads, thereby providing evolution of the internal stress fields around the crack tip. A tensile overload results in an increased magnitude of the compressive residual stress field. In the crack growth retardation, it is found that the stresses are dispersed in the crack-wake region, where the highest compressive residual stresses are measured. Our neutron diffraction mapping results reveal that the dominant mechanism is by interrupting the transfer of stress concentration at the crack tip.
The propagation of cracks was quantitatively analyzed in $Al_2O_3$ ceramic using the mechanoluminescence (ML) of $SrAl_2O_4$:Eu,Dy. The bridging zones behind the crack tip were clearly detected in the crack path of $Al_2O_3$ within a realistic time frame. The magnitudes and shapes of the bridging stress distributions changed with the advancing cracks. They continued to change with the change in the applied load even after the cessation of crack propagation. Effective toughening then commenced, and the applied stress intensity factors dramatically increased up to ~50 MPa $\sqrt{m}$. The expected $K_{Tip}$ values based on the instantaneous bridging stress distributions obtained from the ML observations deviated greatly from those obtained from the measurement using the conventional crack tip lengths; rather, they support the results obtained when bridging tips were used in the quasidynamic crack propagations.
In this paper, an Extended Finite Element Method is proposed by adding discontinuity and singularity enrichment functions to the standard FEM approximation. In this method, the singularity and the discontinuity of the crack are efficiently modeled by using initial regular mesh without refining mesh near the crack tip, so that it enables express the asymptotic stress field near crack tip and crack surface successfully. The developed method was verified by evaluating crack tip stress profile and stress intensity factor of mode Ⅰ/mode Ⅱ fracture problems and the results showed the effectiveness and robustness for fracture problem.
Using a mechano-luminescent(ML) paint, which allows the visualization of fast propagating crack under conventional loading conditions, a catastrophic fracture mechanism associated to crack tip melting and wake bridging in bulk metallic glass, is described in this paper. Fracture occurs in two steps with, first, crack initiation from the mechanically machined sharp notch tip in a rectangular shaped compact tension specimen and melting of its tip due to intense shear deformation within very few deformation bands. Then, the crystalline phase in the glass matrix gradually converts the molten crack into a conventional bridged crack as it propagates.
This paper has described the analysis of the Stress Intensity Factor behaviour of a short crack Initiated from notch tip. The model for finite element analysis is a double edge notched specimen. The parameters used in this study are crack length and notch root curvature radius.
This paper presents a simple method to estimate fully plastic crack tip stresses of unequally notched specimen based on the equilibrium condition of the least upper bounds for plane strain deformation fields. The method is applied to unequally notched specimens under bending and tension. For various notch angle the limit loads and crack tip stresses are estimated from the present method and compared with results from finite element limit analyses.
Murthy, A. Ramachandra;Gandhi, P.;Vishnuvardhan, S.;Sudharshan, G.
Nuclear Engineering and Technology
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제52권12호
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pp.2949-2957
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2020
Fatigue crack growth model has been developed for dissimilar metal weld joints of a piping component under cyclic loading, where in the crack is located at the center of the weld in the circumferential direction. The fracture parameter, Stress Intensity Factor (SIF) has been computed by using principle of superposition as KH + KM. KH is evaluated by assuming that, the complete specimen is made of the material containing the notch location. In second stage, the stress field ahead of the crack tip, accounting for the strength mismatch, the applied load and geometry has been characterized to evaluate SIF (KM). For each incremental crack depth, stress field ahead of the crack tip has been quantified by using J-integral (elastic), mismatch ratio, plastic interaction factor and stress parallel to the crack surface. The associated constants for evaluation of KM have been computed by using the quantified stress field with respect to the distance from the crack tip. Net SIF (KH + KM) computed, has been used for the crack growth analysis and remaining life prediction by Paris crack growth model. To validate the model, SIF and remaining life has been predicted for a pipe made up of (i) SA312 Type 304LN austenitic stainless steel and SA508 Gr. 3 Cl. 1. Low alloy carbon steel (ii) welded SA312 Type 304LN austenitic stainless-steel pipe. From the studies, it is observed that the model could predict the remaining life of DMWJ piping components with a maximum difference of 15% compared to experimental observations.
Stress intensity factors for the circumferential surface crack of a long composite cylinder under torsion is investigated. The problem is formulated as a singular integral equation of the first kind with a Cauchy type kernel using the integral transform technique. The mode III stress intensity factors at the crack tips are presented when (a) the inner crack tip is away from the interface and (b) the inner crack tip is at the interface.
균열이 존재하는 구조물의 균열 선단에서 과도한 소성 상태에 도달하게 되면 파괴역학 매개변수에 의하여 예측되는 균열 선단의 응력장이 실제와는 매우 다르게 나타난다. 구조물의 크기와 형상 그리고 하중의 형태에 따라 균열 선단의 응력장이 유일하지 않다. 이는 균열 선단의 구속 효과가 단일 매개변수 파괴역학으로 표현 될 수 없기 때문이다. 따라서 전통적으로 사용되었던 K, J를 이용한 단일 매개변수 파괴역학을 보완하기 위하여 다양한 시도가 있었고, 대표적으로 Q-응력이 있다. 본 논문에서는 Q-응력을 이용하여 원주방향으로 완전히 발달한 표면 균열이 있을 경우의 균열 선단의 구속 효과를 확인하였다. 고려된 하중은 일차하중으로 축 방향 인장하중과 반경방향 열구배에 의한 이차하중의 복합하중이다. 이차하중이 일차하중보다 구속효과가 더 심하며 기계하중보다 열하중이 뒤에 가해지는 열충격조건에서 구속효과가 더 심하게 나타남을 확인하였다.
In this paper a dynamic behavior of a double-cracked cantilever pipe with the tip mass and a moving mass is presented. Based on the Euler-Bernoulli beam theory, the equation of motion is derived by using Lagrange's equation. The influences of the moving mass, the tip mass and double cracks have been studied on the dynamic behavior of a cantilever pipe system by numerical method. The cracks section are represented by the local flexibility matrix connecting two undamaged beam segments. Therefore, the cracks are modelled as a rotational spring. This matrix defines the relationship between the displacements and forces across the crack section and is derived by applying fundamental fracture mechanics theory. We investigated about the effect of the two cracks and a tip mass on the dynamic behavior of a cantilever pipe with a moving mass.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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