The current paper presents a technique to detect crack in non-uniform cantilever-type pipe beams, that have step changes in the properties of their cross sections, restrained by a translational and rotational spring with a tip mass at the free end. An equation for estimating the natural frequencies for the non-uniform beams is derived using the boundary and continuity conditions, and an equivalent bending stiffness for cracked beam is applied to calculate the natural frequencies of the cracked beam. An experimental study for a step-changed non-uniform cantilever-type pipe beam restrained by bolts with a tip mass is carried out to verify the proposed method. The translational and rotational spring constants are updated using the neural network technique to the results of the experiment for intact case in order to establish a baseline model for the subsequent crack detection. Then, several numerical simulations for the specimen are carried out using the derived equation for estimating the natural frequencies of the cracked beam to construct a set of training patterns of a neural network. The crack locations and sizes are identified using the trained neural network for the 5 damage cases. It is found that the crack locations and sizes are reasonably well estimated from a practical point of view. And it is considered that the usefulness of the proposed method for structural health monitoring of the step-changed non-uniform cantilever-type pipe beam-like structures elastically restrained in the ground and have a tip mass at the free end could be verified.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.11
no.6
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pp.945-952
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1987
In this paper, Crack molding method called "Teflon crack Molding Method" is developed. With help of this method, we can mold a crack which is very similar to the natural crack, which has the tip radius of about 20.mu. the vertical and horizontal quality of crack excellent. In addition to these, by using this method in photoelastic experiment we can obtain the clear crack tip location and Isochromatic fringe pattern boundary, therefore the precise in the experimental data can be improved. improved.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2005.05a
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pp.707-710
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2005
In this paper, we studied about the dynamic behavior of a cracked rotating cantilever beam. The influences of a rotating angular velocity, the crack depth and the crack position on the dynamic behavior of a cracked cantilever beam have been studied by the numerical method. The cracked cantilever beam is modeled by the Euler-Bernoulli beam theory. The crack is assumed to be in the first mode of fracture and to be always opened during the vibrations. The lateral tip displacement and the axial tip deflection of a rotating cantilever beam is more sensitive to the rotating angular velocity than the depth and position of crack. Totally, as the crack depth is increased, the natural frequency of a rotating cantilever beam is decreased in the first and second mode of vibration.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.18
no.6
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pp.1474-1482
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1994
In order to study the influence of a circular inclusion on a stress field neat a crack tip, mutual interference of a crack and the circular inclusion is analyzed by using the two dimensional boundary element method program made for the analysis of a bimaterial inclusion. The stress intensity factor of an inclusion which has small stiffness is a little greater than that of large stiffness in the near-by crack tip, and similar values tends to appear for distant crack tips. A line crack shows the repetition phenomena which caused by stress mutual interference depending on the radius and stiffness of an inclusion, and the repetition phenomena becoms weak in the inclusion which has large stiffness. Stress mutual interference shows repetition phenomena after extension of a line crack by the length of the radius of the inclusion which has small stiffness.
Fatigue crack growth test or low alloy steel was performed in high temperature water. Test parameters were dissolved oxygen content. loading frequency and R-ratio ($P_{min}/P_{max}$). Since the sulfur content or the steel was low, there were no environmentally assisted cracks (EAC) in low dissolved oxygen(DO) water. At high DO, the crack growth rate at R = 0.5 tests was much increased due to environmental effects and the crack growth rate depended on loading frequency and maximized at a critical frequency. On the other hand, R = 0.7 test results showed an anomalous decrease of the crack growth rate as much different behavior from the R = 0.5. The main reason of the decrease may be related to the crack tip closure effect. All the data could be qualitatively understood by effects of oxide rupture and anion activity at crack tip.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.21
no.6
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pp.109-116
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2004
In this study, when variable-amplitude load with various applying mode acts on the pre-crack tip, we examined how fatigue cracks behave. Hence aspects of the deformation caused by changing the applying mode of single overload and propagation behavior of fatigue crack were experimentally examined: What kinds of the deformation would be formed at pre-crack and its tip\ulcorner What aspects of the residual plastic deformation field would be formed in front of a crack\ulcorner How aspects of the plastic zone could be evaluated\ulcorner As applying mode of single overloading changes, the deformation caused by tensile and shear loading variously showed in each applying mode. The different aspects of deformation make influence on propagation behavior of cracks under constant-amplitude fatigue loading after overloading with various modes. We tried to examine the relationship between aspects of deformation and fatigue behavior by comparing the observed deformation at crack and crack propagation behavior obtained from fatigue tests.
The present investigation aims at visualizing the crack tip stress field using a mechanoluminescence material. The well known compound $SrAl_2O_4$:$Eu^{2+}$ was adopted as a mechanolurninescence material. Two more trivalent rare-earth elements such as Dy and Nd were taken into consideration as codopants to provide the appropriate trap levels. Samples of a variety of compositions were prepared by varing $Eu^{2+}$, $Dy^{3+}$, and $Nd^{3+}$ doping contents, for which the combinatorial chemistry method was used. In order to search for the optimum composition for the highest mechanoluminescence, the luminescence induced by a compressive device including a CCD camera. In parallel, a compact tension specimen was prepared by mixing the luminescence powders of optimum composition and epoxy resin. Crack initiation from the mechanically machined sharp note tip and its growth during loading were found to be associated with the extent of light emission from $SrAl_2O_4$.
In this study, the propagation behavior of fatigue crack effected hole defects was investigated under mixed-mode I+II loading. To create mixed-mode stress field at crack tip, the compact tension shear (CTS) specimen and loading device were used in this tests. The propagation experiments of fatigue crack were performed by changing of the loading application angle(${\phi}$) and the distance(L) estimated from pre-crack tip to hole center located side by side by side with a pre-crack. As L changes, the variation for propagation aspect of fatigue crack, fatigue life and crack propagation rate were examined under mixed-mode loading. Under mixed-mode loading, the propagation rate of fatigue crack increased while the propagation direction changed dramatically because of the interference of hole defects.
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.17
no.3
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pp.33-41
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2010
Crack propagation mechanisms of Sn-3.0Ag-0.5Cu solder were studied in strain controlled push-pull creepfatigue conditions using the fast-fast (pp) and the slow-fast (cp) strain waveforms at 313 K. Transgranular cracking was found in the pp strain waveform which led to the cycle-dominant crack propagation and intergranular cracking in the cp strain waveform that led to the time-dominant crack propagation. The time-dominant crack propagation rate was faster than the cycle-dominant crack propagation rate when compared with J-integral range which resulted from the creep damage at the crack tip in the cp strain waveform. Clear recrystallization around the crack was found in the pp and the cp strain waveforms, but the recrystallized grain size in the cp strain waveform was smaller than that in the pp strain waveform. The cycle-dominant crack propagated in the normal direction to the specimen axis macroscopically, but the time-dominant crack propagated in the shear direction which was discussed in relation with shear micro cracks formed at the crack tip.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.39
no.10
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pp.1001-1010
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2015
This paper estimates the time-dependent crack-tip stress fields under elastic-plastic-creep conditions. We perform Finite-Element (FE) transient creep analyses for a Single-Edge-notched-Bend (SEB) specimen. We investigate the effect of the initial plasticity on the transient creep by systematically varying the magnitude of the initial step-load. We consider both the same stress exponent and different stress exponent in the power-law creep and plasticity to determine the elastic-plastic-creep behaviour. To estimation of the crack-tip stress fields, we compare FE analysis results with those obtained numerically formulas. In addition, we propose a new equation to predict the crack-tip stress fields when the creep exponent is different from the plastic exponent.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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