The ratcheting behavior was studied experimentally for Z2CND18.12N elbow piping under cyclic bending and steady internal pressure. Dozens of cyclic plasticity models for structural ratcheting responses simulations were used in the paper. The four models, namely, Bilinear (BKH), Multilinear (MKIN/KINH), Chaboche (CH3), were already available in the ANSYS finite element package. Advanced cyclic plasticity models, such as, modified Chaboche (CH4), Ohno-Wang, modified Ohno-Wang, Abdel Karim-Ohno and modified Abdel Karim-Ohno, were implemented into ANSYS for simulating the experimental responses. Results from the experimental and simulation studies were presented in order to demonstrate the state of structural ratcheting response simulation by these models. None of the models evaluated perform satisfactorily in simulating circumferential strain ratcheting response. Further, improvement in cyclic plasticity modeling and incorporation of material and structural features, like time-dependent, temperature-dependent, non-proportional, dynamic strain aging, residual stresses and anisotropy of materials in the analysis would be essential for advancement of low-cycle fatigue simulations of structures.
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.16
no.2
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pp.58-67
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2020
This study presents cyclic stress-strain and tensile test results at room temperature (RT) and 316℃ using cold-worked TP304 stainless steel base and weld metals. By comparing the cyclic hardening/softening behavior and failure cycle of cold-worked materials with those of irradiated austenitic stainless steels, the feasibility of simulating the irradiation effect on cyclic deformation and failure behaviors of TP304 stainless steel base and weld metals was investigated. It was found that, in the absence of strain-induced martensite trasformation, cold-working could properly simulate the change in cyclic hardening/softening behavior of TP304 stainless steel base and weld metals due to neutron irradiation. It was also recognized that cold-working could adequately simulate the reduction in failure cycles of TP304 stainless steel base and weld metals due to neutron irradition in the low-cycle fatigue region.
Unlike metallic materials, the importance of fatigue performance of concrete has been ignored. However, it is reported that environmental effects, if it cause deterioration, may increase the risk of fatigue failure under repeated loadings. In case of railroad bridges, the risk may increase due to highly periodic, repetitive, heavier nature of train load, which runs through the fixed passage called the track. Especially, when new material or structure is implemented for a main bridge member, experimental validation should be performed to avoid damage or failure due to unexpected behavior. In this paper, the fatigue performance of an IT girder is examined via a repeated loading test. The IT girder is a new type of a prestressed concrete (PSC) girder with two prestressed H-beams in the top of the girder, which provide additional sectional capacity, and it can be applied to the span longer than 30m which is a typical limit for a usual PSC girder. To obtain the fatigue performance, a 10m IT girder specimen is designed, and a repeated load test is performed by applying the cyclic load two million times. The fatigue performance of the girder is examined according to the Japanese and the CEB-FIB design codes. The fatigue test result shows that the IT girder satisfies both design codes.
Fatigue tests were carried out by a rotary bending testing machine of cantilever type. M.E.F.(ferrite encapsulated islands of martensite) materials were made by a series of heat treatment from a low carbon steel(SM 20 C). The fatigue tests were conducted at stress levels of 302 MPa and with frequencies of 25Hz, 2.5 Hz and 0.5 Hz in 3% NaCl solution. The fatigue strength increased with frequency got higher. The microcracks and corrosion pits were generated at the boundary between the matrix and the 2nd phase. The cracks generated by the corrosion pits were coalesced with the pits around the notch and became the initial crack. The $N_i/N_f$ ratio increased as the frequency and stress level decreased. The interference phenomenon increased with stress level and frequency gots higher. The crack propagation rate was delayed as the stress level lowers and the frequency gets higher, however, the range of the stress intensity factor depended only on a stress level.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.11
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pp.2383-2389
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2002
This paper describes an experimental study on fatigue life extension by using cold working process in fastener hole of aircraft structure. Cold working process was applied for A12024-7351 specimens by considering the effect of edge margin on fatigue life. It is generally recognized that cold working process offers a protective zone around fastener hole of aluminum aircraft structure due to the residual compressive stresses which lead to retardation of crack growth. Thus this process provides the beneficial effect of increasing the fatigue life of the component. there by decreasing maintenance costs. It has also been successfully incorporated into damage tolerance and structural integrity programs. Cold working specimens were tested at constant amplitude peak cyclic stresses. Fatigue life of cold working specimen compared with that of specimen fabricated with base material. The increase of fatigue life for cold working specimen is discussed by both considering the effect of residual compressive stresses measured by X-ray diffraction technique and quantitative effect of edge margin.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.21
no.1
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pp.49-58
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1997
The membrane type LNG tank is non self-supporting tank which consists of both primary and secondary membrane supported through the insulation boxes by the adjacent hull struc¬ture. Although the membranes are not structural member. They are subject to periodical cyclic loads due to the thermal expansion and other expansions or contraction of membrane. At the design stage of the tank, an analytical and experimental approach on the fatigue strengths of membrane and its welds is necessary in order to assist the designer and the inpector. In this study the evaluation method of fatigue strength of membrane type LNG tank is pre¬sented with FEM analysis and fatigue test of lap welds and it contains the following:1) The fatigue tests and preparation of design S - N curve for lap welds 2) FEM analysis of test specimens 3) Estimation of cumulative damage factor of lap welds 4) Guideline for inspection of lap welds of membrane type LNG tank As the results of analytical and experimental approaches in this study, the evaluation method of fatigue strengths of membrane type LNG tank is proposed, which is expected to be useful for design and inspection of membrane type LNG tank.
Ti-50.9at%Ni wires were welded using pulsed YAG laser. The laser welded wires were tested for investigating the shape memo교 effect and the ability of super elasticity. The fatigue properties of the welded wires were investigated using the rotary bending fatigue tester specially designed for wires. Moreover, the effect of defocusing distance during laser welding on the static and fatigue properties was investigated. The shape memory effect and super elasticity of the laser welded wires were approximately identical with that of base metal at the test temperature below 353K. However, the welded wires were broken within elastic limit at the test temperature above 353k. Under the cyclic bending loading conditions, the welded wires could be useful only below the elastic limit, while the base metal had sufficient fatigue life even the stress induced M-phase region. The fatigue strength of the welded wires was about half of that of the base metal. The deterioration of the static and fatigue properties in the welded wires was proven to be from the large difference of the transformation behavior between the base metal and welded part that is caused by vaporization of Ni-content at the welded part during the welding process. The defocusing distance below 3mm acted more largely on lowering the strength of the welded wires than that of 6mm or 8mm.
TMCP steel manufactured by controlled rolling followed by accelerated cooling process is known to have extra-ordinary mechanical properties such as tensile strength and toughness. However, there is much uncertainty about the fatigue fracture characteristics, especially, in the welded state of this steel. In case of this steel, the softening zone by welding is generated in heat affected zone in contrast with the case of conventional normalized high strength steel. This softening zone is considered to play significant roles in low cycle fatigue fracture of the welded part of this steel. In this paper, the low cycle fatigue behaviors of TMCP steel were inspected in as-received and welded state using the smooth specimen. The fatigue life-time was seperately investigated on the basis of failure of the specimen and crack initiation which is detected by differential strain method. Moreover, the low cycle fatigue characteristics of TMCP steel were quantitatively compared with those of the conventional normalized steel of same strength level.
This paper presents a new efficient approach to estimate the S-N type fatigue life assessment curve for S550 high strength steels under low-cycle actions at -60℃. The proposed approach combines a single set of monotonic tension test and one set of fatigue tests to determine the key material damage parameters in the continuum damage mechanics framework. The experimental program in this study examines both the material response under low-cycle actions. The microstructural mechanisms revealed by the Scanning Electron Microscopy (SEM) at the low temperature, furthermore, characterizes the effect due to different strain ratios and low temperature on the low-cycle fatigue life of S550 steels. Anchored on the experimental results, this study validates the S-N curve determined from the proposed approach. The S-N type curve determined from one set of fatigue tests and one set of monotonic tension tests estimates the fatigue life of all specimens under different strain ratios satisfactorily.
The effect of Al addition on the fatigue properties of austenitic Fe-25Mn-Al-0.5C steels was studied. When Al was not added to the Fe-25Mn 0.5C steel, the strain induced ${\varepsilon}$ martensites, deformation twins and slip bands were formed during fatigue deformation. When 2wt% of Al was added to the steel, the deformation twins and slip bands were formed during fatigue deformation. When 5wt% of Al was added, only slip bands were formed. In low cycle fatigue test, the alloys containing 0wt% and 2wt%Al showed the cyclic hardening due to ${\varepsilon}$ martensites and deformation twins, resulting in shorter fatigue lives than the alloy containing 5wt%Al. In fatigue crack propagation test, the alloy without Al showed the highest crack propagation rate. The fracture surface of the alloy without Al was flat, whereas that of the alloy with 2% or 5%Al was rough. The ${\Delta}K_{th}$, values of the alloys with 0%, 2% and 5%Al were 16, 17.5, and $20.5MPam^{1/2}$, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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